2014高考物理一轮复习总教案32 牛顿第二定律

2014高考物理一轮复习总教案32 牛顿第二定律

第2课 散 牛顿第二定律 实验：用控制变量法研究：a与F的关系，a与m的关系 知识简析 一、牛顿第二定律 ‎1.内容：物体的加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；a的方向与F合的方向总是相同。‎ ‎2.表达式：F=ma 或 用动量表述：‎ 揭示了：① 力与a的因果关系，力是产生a的原因和改变物体运动状态的原因；‎ ② 力与a的定量关系 ‎3、对牛顿第二定律理解：‎ ‎（1）F=ma中的F为物体所受到的合外力．‎ ‎（2）F＝ma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，如果F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量．‎ ‎（3）F＝ma中的 F与a有瞬时对应关系， F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a也方向变．‎ ‎（4）F＝ma中的 F与a有矢量对应关系， a的方向一定与F的方向相同。‎ ‎（5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度．‎ ‎（6）F＝ma中，F的单位是牛顿，m的单位是kg，a的单位是米／秒2．‎ ‎（7）F＝ma的适用范围：宏观、低速 ‎4. 理解时应应掌握以下几个特性。‎ ‎ (1) 矢量性 F=ma是一个矢量方程，公式不但表示了大小关系，还表示了方向关系。‎ ‎(2) 瞬时性 a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变，a的大小方向随着改变，是瞬时的对应关系。‎ ‎(3) 独立性 (力的独立作用原理) F合产生a合；Fx合产生ax合 ； Fy合产生ay合 当物体受到几个力作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就象其它力不存在一样，这个性质叫力的独立作用原理。 因此物体受到几个力作用，就产生几个加速度，物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。‎ ‎(4) 同体性 F=ma中 F、m、a各量必须对应同一个物体 ‎(5)局限性 适用于惯性参考系(即所选参照物必须是静止或匀速直线运动的,一般取地面为参考系)；‎ 只适用于宏观、低速运动情况，不适用于微观、高速情况。‎ 牛顿运动定律的应用 ‎1．应用牛顿运动定律解题的一般步骤：‎ (1) 选取研究对象 ‎(2) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况 ‎(3) 建立直角坐标：其中之一坐标轴沿的方向 然后各力沿两轴方向正交分解 ‎(4) 列出运动学方程或第二定律方程 F合=a合；Fx合=ax合 ； Fy合=ay合 ‎ 用a这个物理量把运动特点和受力特点联系起来 ‎(5) 在求解的过程中,注意解题过程和最后结果的检验,必要时对结果进行讨论.‎ ‎2．物理解题的一般步骤：‎ ‎(1) 审题：解题的关键，明确己知和侍求，特别是语言文字中隐着的条件(如：光滑、匀速、恰好追上、距离最大、共同速度等)，看懂文句、及题述的物理现象、状态、过程。‎ ‎(2) 选取研究对象：可以是单个物体，也可以是几个物体组成的系统。(用整体法或隔离法)；寻找所研究物理状态和过程。‎ ‎(3) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况、做功情况及能量的转化情况，画出受力或运动草图。‎ ‎(4) 依对象所处状态或过程中的运动、受力、做功等特点；选择适当的物理规律。（牛二、及运动学公式；动量定理及动量守恒定律；动能定理及机械能守恒定律）在运用规律前：设出题中没有的物理量，建立坐标系，规定正方向等。‎ ‎(5) 确定所选规律运动用何种形式建立方程(有时要运用到几何关系式)‎ ‎(6) 确定不同状态、过程下所选的规律，及它们之间的联系，统一写出方程，并给予序号标明。‎ ‎(7) 统一单位制，求解方程（组）代入数据求解结果。‎ ‎(8) 检验结果，必要时要进行分析讨论，最后结果是矢量的还要说明其方向。‎ ‎3．力、加速度、速度的关系 (1) F合的方向决定了a的方向。F合与a 的大小关系是F=ma，不论速度是大、还是小、或为零，都有a 。‎ 只有F合=0加速度才能为零， 一般情况下，合力与速度无必然的联系。‎ (2) 合力与加速度同向时,物体加速。反向时,减速。‎ (3) 力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，产生a的原因。‎ 即：力加速度速度变化(运动状态变化)‎ ‎(4) 某时刻的受力决定了某时刻的a，加速度大小决定了单位时间内速度变化量的大小，与速度大小无必然联系。‎ ‎(5) a的定义式和决定式的区别 定义式a=定义为速度的变化量与所用时间的比值； 决定式说明了a与所受的F合和m有关。‎ ‎4．动力学的两大基本问题求解： 受力情况运动情况 联系力和运动的桥梁是a 关键：分析清楚受力情况和运动情况。弄清题给物理情境，a是动力学和运动学公式的桥梁 受力情况 牛顿第二定律 a 运动学公式 运动情况[来源:学|科|网]‎ ‎5．连接体处理方法：‎ 连接体：由两个或几个物体组成的物体系统，称连接体。特点：各个物体具有共同的加速度。‎ 隔离体：把其中某个物体隔离出来，称为隔离体。‎ 整体法：连接体各物体具有共同的加速度，求整体的加速度可把连接体视为一个整体。‎ 隔离法：求连接体间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对其用牛顿第二定律，此法称为隔离法。‎ 注意辩明：每个隔离体运动方向及加速度方向。‎ 两方法一般都以地面作为参考系，单用隔离法一般都能解决问题，但有时交叉使用，可使解题简捷方便。‎ 力学单位制：‎ 物理公式：不但确定了物理量的数量关系和方向关系，而且还确定了物理量的单位关系。[来源:1]‎ 因此我们选定几个物理量的单位作为基本单位，称为国际单位(SI)‎ 根据物理公式推导出来的单位叫做导出单位， 基本单位和导出单位一起组成了单位制。‎ 在力学中，由长度、质量、时间三个物理量的单位组成了力学单位制。称为千克、米、秒制 国际单位制(SI)基本单位 （七个）‎ 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 L[来源:1]‎ 米 m 质量 m 千克(公斤)‎ kg 时间 t 秒 s 物质的量 N 摩尔(摩)‎ mol 电流 I 安培(安)‎ A 热力学温度 T 开尔文(开)‎ K 发光强度 Iv 坎德拉(德拉)‎ cd 单位制在物理计算中的作用：‎ ①．首先把题中所有己知的量都用同一种单位制的单位来表示(如：SI制)，‎ 只要正确运用公式，则计算的结果总是用这种单位制中的单位来表示的 ②．解题时没有必要在式子中一一写出各个物理量的单位，只要在式子的末尾写出所求量的单位就可以了.‎ ③．题中的己知量有几位有效数字，结果也应该保留几位有效数字。‎ 超重和失重 从运动学和力学角度分析判断 物体存在向上的加速度时，它对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力的现象,叫超重现象。‎ 系统的重心在竖直方向上有向上的加速度(或向上和加速度分量)称超重.‎ 物体存在向下的加速度时，它对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力的现象,叫失重现象 物体存在向下的加速度时，且a=g，它对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象,叫完全失重现象 处于完全失重状态下，平常由重力产生的一切现象消失。（自由落体时，正常运转的人造卫星上）‎ 视重：物体放在台称上(或吊挂在弹簧称下)台称(或弹簧称)的示数，称为视重。‎ 难点：一个物体的运动导致系统重心的变化情况。‎ 特别指出：‎ ‎1所谓的“超重”“失重”并非指物体的重力变大或减小，而指“好象”增大(或减小),实际上物体所受的重力根本没变。‎ ‎2超重和失重与物体所在系统的运动方向无关，只与系统的加速度方向有关。‎ 超重失重并不是重力的增减，完全失重不是重力消失，受的重力仍然存在而且是不变的。‎ 物体处于超重或失重状态时，地球作用于物体的重力始终存，大小也没有发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化，看起来“好象”物体的重量有所增大或减小。‎ 材料篇 牛顿 牛顿是英国伟大的物理学家和数学家，是17世纪最伟大的科学巨匠，他的成就遍及物理学、数学、天体力学等各个领域。在物理学上最方要的成就是发现了万有引力定律，综合地表述了经典力学的三个基本定律（称为牛顿三大定律）惯性定律，a与力成正比规律，作用力与反作用力定律。引入质量、动量、力、加速度、向心力等基本概念，从而建立了经典力学体系，完成了物理学发展史上第一次大综合，建立了自然科学发展史上的里程碑，其重要标志是1678年发表的《自然哲学的数学原理》这一巨著。‎ 在光学上，他做了用棱镜把白光分成七色光的实验(色散现象)，发现色差，研究了光的干涉、衍射现象，发现了牛顿环。制造了牛顿望远镜，1904年出版了<<光学>>专著。‎ 在数学上，牛顿与德国莱布尼兹各自独立创建了“微积分学”‎ 他还建立了牛顿二项式定理，成为高等数学的创始人，是世界上公认的伟大数学家，开辟了数学上的一个新纪元。在其它各个方面都有很大的贡献。可以说没有牛顿就没有现在的物理学。‎ ‎1666年前后，他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是：在假期里，牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次，象以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来……一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。牛顿(lssac Newton,1642~1727)是近代自然科学史上最负盛名的科学家之一。他对自然科学的贡献是多方面的，他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科，都有重大的发现，其中以力学方面的贡献最为突出，他创建了以他的名字命名的经典力学体系，把力学确立为一门独立的体系严密的科学，并把力学应用于自然科学的各个领域，包括天文学，从而统一了天上和地上的物理学。‎ 牛頓的名言錄：‎ ‎“如果我比笛卡兒等人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩上而已”‎ ‎“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上”. ——牛顿 ‎“我不知道我呈現了什麼給這世界；但就我個人而言，我覺得我只是一個在海邊玩耍的孩童，把自己投入比平常所見更漂亮的貝殼與平滑的石子而已，但展現在我面前的是一片尚未被發掘的真理的海洋。”‎ 我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。 ——牛顿 ‎ 真理的大海，让未发现的一切事物躺卧在我的眼前，任我去探寻。 ——牛顿 ‎ 你该将名誉作为你最高人格的标志。---牛顿 ‎[来源:学,科,网]‎ 二、突变类问题（力的瞬时性）‎ ‎（1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用的物体上，物体立即产生加速度；若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即（同时）改变；若合外力变为零，加速度也立即变为零（物体运动的加速度可以突变）。[来源:学&科&网Z&X&X&K]‎ ‎（2）中学物理中的“绳”和“线”，是理想化模型，具有如下几个特性： ‎ A．轻：即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张为大小相等。‎ B．软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能变曲），绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。‎ C．不可伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，即绳子中的张力可以突变。‎ ‎（3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性：‎ A．轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。‎ B．弹簧既能承受拉力，也能承受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能承受拉力。不能承受压力。‎ C、由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。‎ ‎（4）做变加速度运动的物体，加速度时刻在变化（大小变化或方向变化或大小、方向都变化度叫瞬时加速度，由牛顿第二定律知，加速度是由合外力决定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间变化时，加速度也随时间改变，且瞬时力决定瞬时加速度，可见，确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力。‎ 三 、翰林汇翰林汇翰林汇翰林汇动力学的两类基本问题 ‎ ‎1、已知物体的受力情况求物体运动中的某一物理量：应先对物体受力分析，然后找出物体所受到的合外力，根据牛顿第二定律求加速度a，再根据运动学公式求运动中的某一物理量．‎ ‎2、已知物体的运动情况求物体所受到的某一个力：应先根据运动学公式求得加速度a，再根据牛顿第二定律求物体所受到的合外力，从而就可以求出某一分力．‎ ‎ 综上所述，解决问题的关键是先根据题目中的已知条件求加速度a，然后再去求所要求的物理量，加速度象纽带一样将运动学与动力学连为一体．‎ 说明：（1）解答“运动和力”问题的关键是要分析清楚物体的受力情况和运动情况，弄清所给问题的物理情景．‎ ‎（2）审题时应注意由题给条件作必要的定性分析或半定量分析．‎ ‎（3）通过此题可进一步体会到，滑动摩擦力的方向并不总是阻碍物体的运动．而是阻碍物体间的相对运动，‎ 它可能是阻力，也可能是动力．‎ 规律方法 1、 瞬时加速度的分析 ‎2、用牛顿第二定律分析物体的运动状态 牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，瞬时力决定瞬时加速度，解决这类问题要注意：‎ ‎(1)确定瞬时加速度关键是正确确定瞬时合外力．‎ ‎(2)当指定某个力变化时，是否还隐含着其他力也发生变化．‎ ‎（3）整体法与隔离法的灵活运用