高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用——解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題人教實(shí)驗(yàn)版知識(shí)精講

1、高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 牛頓第二定律的應(yīng)用解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題知識(shí)要點(diǎn)：1. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，達(dá)到能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行受力分析。2. 掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：（一）牛頓第一定律內(nèi)容：物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。（二）牛頓第三定律 1. 內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上。 2. 理解作用力與反作用力的關(guān)系時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： （1）作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)變化，無先后之

2、分。 （2）作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上（與物體的大小，形狀，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無關(guān)系。） （3）作用力與反作用力分別作用在受力物體和施力物體上，其作用效果分別體現(xiàn)在各自的受力物體上，所以作用力與反作用力產(chǎn)生的效果不能抵消。（作用力與反作用力能否求和？） （4）作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力。（平衡力的性質(zhì)呢？）（三）牛頓第二定律1、內(nèi)容：物體的加速度與物體所受合外力成正比，跟物體質(zhì)量成反比，加速度方向跟合外力的方向相同。2、數(shù)學(xué)表達(dá)式：F合ma3、關(guān)于牛頓第二定律的理解：（1）同體性：F m a是對(duì)同一物體而言的（2）矢量性：物體加速度方向與所受合外力方向一致（3）瞬

3、時(shí)性：物體的加速度與所受合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系牛頓第二定律的應(yīng)用（一）在共點(diǎn)力作用下物體的平衡1：平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱物體處于平衡狀態(tài)。2：平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是：F合0。 （其中Fx合為物體在x軸方向上所受的合外力，F(xiàn)y合為物體在y軸方向上所受的合外力）（二）處理連接體問題連接體：兩個(gè)或兩個(gè)以上相互聯(lián)系的物體組成連接體。整體法：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上有相互聯(lián)系的物體相對(duì)同一參考系具有相同加速度時(shí)，可選整體為研究對(duì)象。隔離法：把題目中每一物體隔離出來分別進(jìn)行受力分析、列方程。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相對(duì)同一參考系具有相同加速度時(shí)，有些題目也可采用整體與隔離相結(jié)

4、合的方法，一般步驟用整體法或隔離法求出加速度，然后用隔離法或整體法求出未知力。（三）兩類動(dòng)力學(xué)的基本問題1. 從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)物體的受力情況，可由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。2. 從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再通過牛頓第二定律確定物體所受的外力。3. 分析這兩點(diǎn)問題的關(guān)鍵是抓住受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁加速度。4. 求解這兩類問題的思路，可由下面的框圖來表示。 5. 由物體的受力情況求解物體的運(yùn)動(dòng)情況的一般方法和步驟（1）確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖（2）根據(jù)力的合成與分解

5、的方法，求出物體所受的合外力（包括大小和方向）（3）根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的加速度（1）結(jié)合給定的物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)參量，并分析討論結(jié)果是否正確合理【典型例題】題型1 已知物體的受力情況，求解物體的運(yùn)動(dòng)情況例1. 質(zhì)量m4kg的物塊，在一個(gè)平行于斜面向上的拉力F40N作用下，從靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，如圖所示，已知斜面足夠長(zhǎng)，傾角37°，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)µ0.2，力F作用了5s，求物塊在5s內(nèi)的位移及它在5s末的速度。（g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8） 解析：如圖，建立直角坐標(biāo)系，

6、把重力mg沿x軸和y軸的方向分解Gxmgsin Gymgcosy軸 FNmgcosFµµFnµmgcosx軸 由牛頓第二定律得FFµGXma即 Fµmgcosmgsinmaa2.4m/s25s內(nèi)的位移 xat2×2.4×5230m5s末的速度 vat2.4×512m/s題型2 已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況例2. 如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的物體在與水平面成300角的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.5m的距離速度由0.6m/s變?yōu)?.4m/s，已知物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，求作用力F的大小。（g

7、10m/s2）解析：對(duì)物體受力分析，建立直角坐標(biāo)系如圖 由vt2v022ax a（vt2v02）/2x （0.420.62）/2×0.5 0.2m/s2 負(fù)號(hào)表示加速度方向與速度方向相反，即方向向左。y軸方向 FN+Fsin30°mg FNmgFsin300 FFN（mgFsin30°）x軸方向 由牛頓第二定律得 Fcos30°Fma 即Fcos30°（mgFsin30°）ma Fm（a+g）/（cos30°+sin30°） 0.5×（0.2+0.1×10）/（/2+0.1×1/2）

8、0.44N【模擬試題】1. 下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的幾種說法，正確的是 （ ） A. 物體所受的合外力不為零時(shí)，其速度不可能為零 B. 物體所受的合外力的方向，就是物體運(yùn)動(dòng)的方向 C. 物體所受的合外力與物體運(yùn)動(dòng)速度無直接聯(lián)系 D. 物體所受的合外力不為零，則加速度一定不為零2. 一根輕彈簧下端掛一重物，上端用手提著，使重物豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a>g；從手突然停止向上運(yùn)動(dòng)時(shí)起，到彈簧變?yōu)樽疃虝r(shí)止，重物加速度的大小 （ ） A. 逐漸增大 B. 逐漸減小 C. 先減小后增大 D. 先增大后減小 3. 如圖所示，質(zhì)量為ml的木塊放在光滑水平面上，木塊上放置一質(zhì)量m2的另一木塊，先后分別用

9、水平力拉ml和m2，使兩木塊都能一起運(yùn)動(dòng)，若兩次拉動(dòng)木塊時(shí)，兩木塊間的摩擦力分別為和，則兩次拉動(dòng)時(shí)，拉力之比為 （ ） A. B. C. D. 1 4. 設(shè)灑水車的牽引力不變，所受阻力與車重成正比，灑水車在平直路面上原來勻速行駛，開始灑水后，它的運(yùn)動(dòng)情況將是 （ ） A. 繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng) B. 變?yōu)樽鰟蚣铀龠\(yùn)動(dòng) C. 變?yōu)樽鰟驕p速運(yùn)動(dòng) D. 變?yōu)樽鲎兗铀龠\(yùn)動(dòng)5. 放在光滑水平面上的物體受三個(gè)平行水平面的共點(diǎn)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知F2垂直于F3，若三個(gè)力中去掉F1，物體產(chǎn)生的加速度為2.5ms2；若去掉F2，物體產(chǎn)生的加速度為1. 5ms2；若去掉F3，則物體的加速度大小為 （ ）A. 1.

10、0m/s2 B. 2.0m/s2 C. 1.5m/s2 D. 4.0m/s2 6. 靜止在光滑水平面上的物體受到一個(gè)水平拉力的作用，該力隨時(shí)間變化的圖線如圖所示，則下列說法正確的是（ ） A. 物體在20s內(nèi)平均速度為零 B. 物體在20s末的速度為零 C. 物體在20s末又回到出發(fā)點(diǎn)D. 物體在10s末的速度最大7. 一物體質(zhì)量為m，受到F1、F2、.F3三個(gè)共點(diǎn)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)去掉F3后，則物體的加速度大小是 ，方向 。8. 質(zhì)量為2kg的物體，靜止放于水平面上，現(xiàn)在物體上施一水平力F，使物體開始沿水平面運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)10s時(shí)，將水平力減為F2，若物體運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示，則水平力F

11、 N，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 。（g取10ms2）9. 水平傳送帶A、B以v2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示所示，A、B相距11m，一物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）從A點(diǎn)由靜止釋放，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，則物體從A 沿傳送帶運(yùn)動(dòng)到B所需的時(shí)間為 s。（g10m/s2）10. 一位滑雪者如果以v030m/s的初速度沿直線沖上一傾角為300的山坡，從沖坡開始計(jì)時(shí)，至4s末，雪橇速度變?yōu)榱?。如果雪橇與人的質(zhì)量為m80kg，求滑雪人受到的阻力是多少。（g取10m/s2）11. 物體由A點(diǎn)沿不同光滑斜面滑下，高為h，傾角不同，求它到達(dá)底端的速率。12. 如圖所示，底座A上裝有長(zhǎng)0.5m的直立桿，其總質(zhì)量為0.2kg，桿上套有質(zhì)量為0.05kg的小環(huán)