【物理】2018届一轮复习人教版 牛顿第二定律 学案

【物理】2018届一轮复习人教版 牛顿第二定律 学案

专题11 牛顿第二定律 ‎1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.‎ ‎2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题．‎ ‎1．内容：物体加速度的大小跟它所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：F＝ma，F与a具有瞬时对应关系．‎ ‎3．力学单位制 ‎(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成．‎ ‎(2)力学单位制中的基本单位有质量(kg)、长度(m)和时间(s)．‎ ‎(3)导出单位有N、m/s、m/s2等．‎ 考点一　用牛顿第二定律分析瞬时加速度 ‎★重点归纳★‎ ‎1.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：‎ 特性 模型 受外力时 的形变量 力能 否突变 产生拉力 或支持力 质量 内部 弹力 轻绳 微小不计 能 只有拉力 没有支持力 不计 处 处 相 等 橡皮绳 较大 不能 只有拉力 没有支持力 轻弹簧 较大 不能 既可有拉力 也可有支持力 轻杆 微小不计 能 既可有拉力 也可有支持力 ‎2.在求解瞬时加速度问题时应注意：‎ ‎(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．‎ ‎(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变．‎ ‎★典型案例★如图所示，弹簧p和细绳q的上端固定在天花板上，下端用小钩钩住质量为m的小球C，弹簧、细绳和小钩的质量均忽略不计．静止时p、q与竖直方向的夹角均为60°.下列判断正确的有： （ ） ‎ ‎ ‎ A．若p和球突然脱钩，则脱钩后瞬间q对球的拉力大小为mg B．若p和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为g C．若q和球突然脱钩，则脱钩后瞬间p对球的拉力大小为mg D．若q和球突然脱钩，则脱钩后瞬间球的加速度大小为g ‎【答案】BD ‎【解析】原来p、q对球的拉力大小均为mg．p和球脱钩后，球将开始沿圆弧运动，将q受的力沿法向和切线正交分解（见图1），‎ 得，即F＝mg，合力为mgsin60°=ma，A错误，B正确；q和球突然脱钩后瞬间，p的拉力未来得及改变，仍为mg，因此合力为mg（见图2），球的加速度为大小为g．故C错误，D正确；故选BD。‎ ‎【名师点睛】本题考查绳子和弹簧的性质，要注意弹簧的弹力是不能突变的，而绳子的弹力可以在瞬间发生变化，根据牛顿定律进行讨论。‎ ‎★针对练习1★如图所示，质量为‎4kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面。质量为‎1kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A. B之间无压力。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，B对A的压力大小为（取g=‎10m/s2）： （ ） ‎ A. 0 N B. 8 N C. 10 N D. 50 N ‎【答案】B ‎【名师点睛】本题关键是先采用整体法求解加速度，再隔离物体B并根据牛顿第二定律列式求解；注意剪断细线的瞬时弹簧的弹力是不能突变的。‎ ‎★针对练习2★如图所示，A、B两球质量相同，光滑斜面的倾角为，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有： （ ） ‎ A．两图中两球的加速度均为 B．两图中A球的加速度均为0‎ C．图乙中轻杆的作用力一定不为0‎ D．图甲中B球的加速度是图乙中B球的加速度的2倍 ‎【答案】D ‎【名师点睛】在应用牛顿第二定律解决瞬时问题时，一定要注意，哪些力不变，（弹簧的的形变量来不及变化，弹簧的弹力不变），哪些力变化（如绳子断了，则绳子的拉力变为零，或者撤去外力了，则外力变为零，）然后结合整体隔离法，应用牛顿第二定律分析解题 考点二　动力学两类基本问题 ‎1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：‎ ‎2.分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．‎ ‎3.解答动力学两类问题的基本程序 ‎(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程．‎ ‎(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确其施力物体和受力物体，以免分析受力时有所遗漏或无中生有．‎ ‎(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示相应物理量的符号进行运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果．‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1．用整体法、隔离法巧解动力学问题 ‎（1）整体法、隔离法 当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解．特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法是一种有效的解题方法．而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象，去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法．‎ ‎（2）选用整体法和隔离法的策略 ‎①当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；②对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解．‎ ‎(3)整体法与隔离法常涉及的问题类型 ‎①涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法．‎ ‎②水平面上的连接体问题：这类问题一般是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法；建立直角坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度．‎ ‎③斜面体与物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析．‎ ‎（4）解决这类问题的关键 正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解．‎ ‎2．用分解加速度法巧解动力学问题 因牛顿第二定律中F＝ma指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此方法能起到事半功倍的效果．‎ ‎★典型案例★如图甲所示，在倾角为300的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体，受到沿斜面方向的力F作用，力F按图乙所示的规律变化, 图中纵坐标是F与mg的比值，规定力沿斜面向上为正向，则物体运动的速度v随时间t变化的规律用可图中的哪一个图象表示（物体的初速度为零）： （ ） ‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】D 在2-3s内由牛顿第二定律得：-F-mgsin30°=ma3‎ 解得：a3=-1．‎5g=‎15m/s ‎3s末获得速度为：v3=a3t3=‎-15m/s 故D正确；故选D．‎ ‎【名师点睛】本题主要考查了牛顿第二定律和运动学公式，关键是分阶段分别处理问题，求出1s、2s、3s末的速度即可；‎ ‎★针对练习1★（多选）将一质量为‎1kg的物体以一定的初速度竖直向上抛出，假设物体在运动过程中所受空气阻力的大小恒定不变，其速度时间图像如图所示，取重力加速度，则： （ ） ‎ A、物体下降过程中的加速度大小为为 B、物体受到的阻力为1N C、图中 D、图中 ‎【答案】ABD ‎【名师点睛】在速度时间图像中，需要掌握三点，一、速度的正负表示运动方向，看运动方向是否发生变化，只要考虑速度的正负是否发生变化，二、图像的斜率表示物体运动的加速度，三、图像与坐标轴围成的面积表示位移，在坐标轴上方表示正方向位移，在坐标轴下方表示负方向位移 ‎★针对练习2★如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定的斜面上，有一质量为m＝‎1 kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.2，物体受到沿平行于斜面向上的轻细绳的拉力F＝9.6 N的作用，从静止开始运动，经2 s绳子突然断了，求绳断后多长时间物体速度大小达到‎22 m/s？（sin 37°＝0.6，g取‎10 m/s2）‎ ‎【答案】5.53s ‎【名师点睛】解决本题的关键理清物体的运动的情况，知道在各个阶段物体做什么运动．以及知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．‎