2020高考物理一轮总复习第三章第2讲牛顿第二定律两类动力学问题课件新人教版

第2节 牛顿第二定律 两类动力学问题

知识点一| 牛顿第二定律、单位制

1．牛顿第二定律

(1)内容

物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比。加速度的方向与作用力的方向相同。

(2)表达式a＝Fm或F＝ma。

(3)适用范围

①只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。

②只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。

2．单位制

(1)单位制由基本单位和导出单位组成。

(2)基本单位

基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、时间、长度，它们的国际单位分别是千克、秒、米。

(3)导出单位

由基本量根据物理关系推导出的其他物理量的单位。

[判断正误]

(1)牛顿第二定律的表达式F＝ma在任何情况下都适用。(×)

(2)物体只有在受力的前提下才会产生加速度，因此，加速度的产生要滞后于力的作用。(×)

(3)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系。(√)

考法1 牛顿第二定律的理解

1．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是( )

A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比

B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度

C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比

D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比

D [由牛顿第二定律a＝Fm可知，物体加速度的大小跟它的质量成反比，跟速度没有直接关系，A错误；物体所受合外力不为0时就产生加速度，B错误；物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，与所受作用力中的任一个力没有必然关系，C错误；加速度是矢量，在某一个方向上的加速度，与这个方向上的合外力成正比，与其质量成反比，D正确。]

2.(2016·上海高考)如图所示，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的( )

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1如有帮助欢迎下载支持 第2讲 两类动力学问题

超重和失重 动力学的两类基本问题

应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类：

(1)已知受力情况求运动情况．

(2)已知运动情况求受力情况．

在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁．受力分析和运动过程分析是解决问题的关键，求解这两类问题的思路如下：

超重与失重

1．视重

当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数叫做视重，其大小等于测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力．

2．超重、失重与完全失重

超重 失重 完全失重

定义 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态

产生条件 物体有向上的加速度 物体有向下的加速度 a＝g，方向向下

视重 F＝m(g＋a) F＝m(g－a) F＝0

1．(多选)下列说法正确的是( )

A．物体所受到的合外力越大，其速度改变量也越大

B．物体所受到的合外力不变(F合≠0)，其运动状态就不改变

C．物体所受到的合外力变化，其速度的变化率一定变化

D．物体所受到的合外力减小时，物体的速度可能正在增大

【解析】 物体所受到的合外力越大，物体的加速度(速度变化率)也越大，即速度变化得越快，但速度改变量还与时间有关，故选项A错误，C正确；物体的合外力不为零，就会迫使运动状态(运动的快慢和方向)发生变化，选项B错误；合外力的大小与速度的大小之间没有直接关系，选项D正确．

【答案】 CD

2.如图3－2－1所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体产生的加速度是(g取10 m/s2)

A．0

1 牛顿第二定律 两类动力学问题

一、选择题(1～6题为单选题，7～10题为多选题)

1．(2016·江西省师大附中)如图所示，位于竖直平面内的一长木板斜靠在竖直墙上的A点，其与水平面的夹角为53°；另一同样材料的长木板斜靠在竖直墙上的B点，其与水平面的夹角为45°；两长木板底端都在C点处。若将一小球从A点由静止释放，小球运动到C点历时为t；将同一小球从B点由静止释放，小球运动到C点历时也为t，则小球与长木板间的动摩擦因数为(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)导学号 05800321( )

A.17 B.314

C.328 D.528

答案：A

解析：设长木板与水平面间的夹角为α，根据牛顿第二定律分析可知，小球在长木板上的加速度大小为a＝gsinα－μgcosα，设竖直墙壁到C点的距离为L，则长木板长度为Lcosα＝12at2，联立以上两式可得(sinα－μcosα)cosα＝2Lt2，根据题意，(sin53°－μcos53°)cos53°＝(sin45°－μcos45°)cos45°，解得μ＝17，选项A正确。

2．乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行，如图所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面，斜面上放一个质量为m的小物块，小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。则导学号 05800322( )

A．小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上

B．小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下

C．小物块受到的滑动摩擦力为12mg＋ma

D．小物块受到的静摩擦力为ma 答案：A

解析：小物块相对斜面静止，因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力。缆车以加速度 2 a上行，小物块的加速度也为a，以物块为研究对象，则有Ff－mgsin30°＝ma，Ff＝12mg＋ma，方向平行斜面向上，故A正确，B、C、D均错误。

3.(2015·江西南昌)如图所示，ad、bd、cd是竖直面内的三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周上最高点，d点为圆周上最低点。每根杆上都套有一个小圆环，三个圆环分别从a、b、c处由静止释放，用t1、t2、t3依次表示各环到达d点所用的时间，则导学号 05800323( )

第2节 牛顿第二定律 两类动力学问题

一、牛顿第二定律 单位制

1．牛顿第二定律

(1)内容

物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。[注1]

(2)表达式：F＝ma。[注2]

2．单位制

(1)单位制

由基本单位和导出单位一起组成了单位制。

(2)基本单位 [注3]

在力学范围内，国际单位制规定质量、长度和时间为三个基本量，它们的单位千克、米和秒为基本单位。

(3)导出单位

由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。

二、两类动力学问题

1．动力学的两类基本问题

第一类：已知受力情况求物体的运动情况。

第二类：已知运动情况求物体的受力情况。

2．解决两类基本问题的方法

以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图：[注4]

【注解释疑】

[注1] 加速度的大小是由力和物体的质量共同决定的。

[注2] 应用F＝ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位。

[注3] “基本量”既可以采用国际单位制中的单位，也可以采用其他单位制中的单位，如厘米、英寸、斤等常用单位，并且不同的单位制规定的基本量不尽相同。

[注4] 既可以根据受力求加速度，也可以根据运动规律求加速度。

[深化理解]

1.牛顿第二定律的适用范围

(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。

(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。

2.牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度跟力同时产生、同时变化、同时消失。

3.物体受力的瞬间，立即获得加速度，而由于惯性，速度不会立即产生变化。

[基础自测]

一、判断题

(1)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。(√)

(2)质量越大的物体，加速度越小。(×)

(3)物体的质量与加速度成反比。(×)

(4)物体受到外力作用不为零时，立即产生加速度。(√)

(5)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。(×)