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2012高三物理复习专题课件11:牛顿第二定律(1)


高三物理高考复习
牛顿第二定律 雨金中学 王赛利

F=ma的理解
?同向性:任一时刻F与a同向 ?因果性:力是产生加速度的原因 ?同体性:F,a对应同一物体 ?独立性:作用在物体上的每一个力都会产 生一个加速度且相互独立互不影响,物体 的实际加速度等于每个力产生的加速度 的矢量和. ?瞬时性:F与a对应同一时刻

动力学的两类基本问题
1.已知受力求运动:
2.已知运动求力:
受力 分析

合力

加速度

运动 学量

第一章 力的知识

牛顿 第二定律

第二章
物体的运动

加速度与合外力的同向性关系

牛顿第二定律F合=ma是矢量式,加速度 的方向与物体所受合外力的方向相同。在 解题时,可以利用正交分解法进行求解。

? F 合 x ? ma ? ? ? F 合 y ? ma ?

x y

物体对竖直悬线的拉力或水平 支持物的压力与重力的关系:

F

物体静止或匀速运动

N

即 a=0
mg F’

F=F`=mg N=N`=mg

N’

mg

物体对竖直悬线的拉力或水平 支持物的压力与重力的关系:

物体有向上的加速度
F

N

a
F’ mg

即 a≠0 F=F`=m(g+a) N=N`=m(g+a) 超重
N’

a
mg

物体对竖直悬线的拉力或水平 支持物的压力与重力的关系:

F

a
F’ mg

物体有向下的加速度 即 a≠0 F=F`=m(g-a) N=N`=m(g-a) 失重
N’

N

a
mg

现象

实质
物体具有竖直向 上的加速度或加 速度有竖直向上 的分量 物体具有竖直向 下的加速度或加 速度有竖直向下 的分量

超重

物体对支持物的 压力或对悬挂物 的拉力大于自身 重力的现象 物体对支持物的 压力或对悬挂物 的拉力小于自身 重力的现象

失重

完全失重

物体对支持物的 物体具有竖直向 压力或对悬挂物 下的加速度且 的拉力等于零的 a=g 现象

加速度与合外力的瞬时性关系
【例1】如图所示,用一力F将一个质量
为m的物体顶在竖直墙面上,已知物体与 F m 墙面之间的动摩擦因数为μ,并且力F按 F=kt规律变化,若竖直墙面足够长,试讨 论物体的加速度和速度的变化规律. f
f t=0 g mg
N

a v
N

f F

N

a

F

F vm

v mg mg

mg

? 加速度先减小到零增大,速 度是先增大到最大再减小 到零 ? 摩擦力先增大最后不变

加速度与合外力的瞬时性关系
【例2】小球A、B的质量分别
T

为m和2m,用轻弹簧相连,然 后用细线悬挂而静 止,如图所 A A 示,在烧断细线的瞬间,A、B kx mg 的加速度各是多少?
解:烧断细绳前, A、B球受力分析如 图所示.烧断细绳瞬间,绳上张力立即 消失,而弹簧弹力不能突变.根据牛顿 第二定律有

kx

B

B

aA ? 3g

aB ? 0

2mg

明确“轻绳”和“轻弹簧” 两个理想物理模型的 区别.

加速度与合外力的同向性关系
【例3】一物体在两个力的作用下静止,若使其中一个
力保持不变,另一个力逐渐减小到零,再按原方向逐渐 恢复到原值,则物体在运动过程中的运动情况是 A A.一直加速 B.一直减速 C.先加速后减速 D.先加速后减速
v0 ? 0

F2
v0 ? 0

F1

F2

a

F1

v

F2

F1

a a m
F1

F2

F1

vm

v

加速度与合外力的同向性关系
【例4】竖直向上飞行的子弹,达到最高点后又返回
原处,假设整个运动过程中,子弹受到的阻力与速度 A 的大小成正比,则整个过程中,加速度的变化是: A.始终变小 B.始终变大 C.先变小,后变大 D.先变大,后变小
f

f a1 mg

a1 ?

mg ? kv m
mg
a2

a2 ?

mg ? kv m

加速度与合外力的同向性关系
【例5】如图,电梯与水平面间的夹角为300,当 电梯加速向上运动时,人对梯面的压力是重力的 6/5,人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?
N ay

a
300

a
300

f
mg

ax

? 由牛顿第二定律得:

? N-mg=masin300 ? f=macos300

加速度与合外力的同体性关系
【例8】一人在井下站在吊台上,用 如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台 和自己提升上来。图中跨过滑轮的 两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。 吊台的质量m,人的质量为2m,起动 时吊台向上的加速度是a,求这时人 对吊台的压力。
F N F F

a
(m+2m)g

a

2mg

? 由牛顿第二定律得: ? 2F-3mg=3ma ? F+N-2mg=2ma ? 解得:N=1/2(ma+mg) ? 又由牛顿第三定律知:人对底部 的压力大小等与底对人的支持 力大小,也是1/2(ma+mg)

超重与失重现象的分析
【例10】
取一只塑料瓶,在下端靠近底边处钻一个小孔,用手堵 住瓶口,然后往瓶里加满水。
▲ 提起瓶子,把堵小孔的手移去,可看到小孔处有水喷射出。

这是因为液体受到重力而使内部存在压力, 小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成 小孔处的水流出。
▲ 让瓶子从某一高处自由下落,会发现什么结果?这是 为什么?

当瓶子自由下落时,瓶中的水处于完 全失重状态,小孔以上部分的水对以下部 分的水的没有压力,小孔没有水流出。

已知受力求运动
【例13】原来作匀速运动的升降机内,有一被伸 长的弹簧拉住的,具有一定质量的物体A静止在地 板上,如图所示,现在A突然被弹簧拉向右方,由 此可判断,此时升降机的运动可能是: BC A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降 N F
mg

a

已知运动求受力
【例14】如图所示,在水平铁轨上以初速度V匀 减速行驶的车厢里,用细线悬挂一质量为m的小 球。已知当列车经过时间t速度恰好减为零,求: ①摆线与竖直方向的夹角θ ②细线对小球的拉力T
V
θ

灵活运用牛顿第二定律解题

【例15】质量为2kg的物体,放在水平面上,动 摩擦因数μ=0.5,沿与水平面成θ=370角斜向上对 物体施以F=20N的拉力,4s后撤去F直到物体停止, 求物体的总位移。
a

F N
370

mg


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