高中物理人教版 (新课标)必修13 牛顿第二定律复习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修13 牛顿第二定律复习ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了作用力，运动状态，变式题等内容，欢迎下载使用。

1．本讲重点是让学生理解牛顿第二定律，并教会学生利用牛顿第二定律处理动力学两类基本问题，涉及传送带的动力学问题是本讲的难点． 2．本讲教学可以按下面的思路安排： (1)复习时要让学生深刻理解牛顿第二定律的瞬时性、矢量性、独立性等特性，强化受力分析和正交分解法的思想，让学生知道加速度是联系力和运动的桥梁．在分析传送带问题时，可先带领学生分析水平传送带上的物体的受力和运动情况，再分析倾斜传送带上物体的受力和运动情况，最后让学生总结规律，概括该类问题的处理方法．
第13讲 │ 编读互动
　 (2)通过例1加深学生对牛顿第二定律的理解； 　 (3)通过例2及变式题让学生理解牛顿第二定律的瞬时性，知道弹簧、弹性绳的弹力不可突变而不可伸长的细绳弹力可以突变；　　(4)通过例3及变式题学会用正交分解法求加速度，并能解决运动情况和受力情况互求的问题；　　(5)通过例4及变式题教会学生分析放在水平、倾斜传送带上物体的受力情况和运动情况，学会处理传送带上的动力学问题.
第13讲 │ 牛顿第二定律
一、牛顿第二定律 1.内容：物体的加速度的大小跟________成正比，跟物体的________成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同． 2.公式：F＝ma. 3.物理意义：它表明了力是改变物体__________的原因，不是________物体运动的原因． 4.适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速运动的参考系)．
三、力学单位制 由________单位和________单位一起组成了单位制．基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是________、________、________，它们的单位分别是________、________、________.　　 　 　　 　　　 　　 　　　　　 　
►　探究点一　对牛顿第二定律的理解
　　牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系，联系物体受力情况和运动情况的桥梁是加速度．可以从以下角度进一步理解牛顿第二定律： 1.同体性：在表达式中，m、F合、a都应是同一个研究对象的对应量． (1)若研究对象为单个物体，则满足F合＝ma； (2)若研究对象为多个物体，则满足F合＝m1a1＋m2a2＋m3a3＋…(一维情况下)．
2.瞬时性：加速度和合外力具有瞬时对应关系，它们总是同增同减同生同灭． 3.同向性：加速度与合外力的方向时刻保持一致． 4.独立性：若物体受多个力的作用，则每一个力都能独自产生各自的加速度，并且任意方向均满足F合＝ma，在两个相互垂直的方向进行正交分解，则有：
例1　[2010·龙岩模拟]设想能创造一理想的没有摩擦力和流体阻力的环境，用一个人的力量去推一万吨巨轮，则从理论上可以说(　　) A.巨轮惯性太大，所以完全无法推动 B.一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度 C.由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度 D.一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个速度
　 B　[解析] 力和加速度具有瞬时对应性，巨轮虽然质量很大，但只要有力作用在巨轮上，就可产生加速度；由于巨轮加速度很小，短时间内速度不可能明显地增大．B正确．
[点评] 因巨轮质量很大，所以推力产生的加速度很小，但不能误认为巨轮不能产生速度，加速度和速度是两个不同的概念．由F＝ma知物体的加速度和合外力之间存在瞬间一一对应关系，物体的加速度和合外力总是同时产生、同时消失、同步变化．由vt＝v0＋at知，速度的改变需经历一定的时间，所以物体的速度不能突变，力和速度没有瞬时对应性．
►　探究点二　动力学的两类基本问题
1.两类基本问题 运用牛顿运动定律研究力和运动的关系时，它包括两类基本问题： (1)已知物体的受力情况，确定物体的运动情况(即知道物体受到的全部作用力，运用牛顿第二定律求出加速度，如果再知道物体的初始运动状态，运用运动学公式就可以求出物体的运动情况——任意时刻的位置、速度以及运动的轨迹)． (2)已知物体的运动情况，推断或求出物体所受的未知力(即知道物体的运动情况，运用运动学公式求出物体的加速度，再运用牛顿第二定律推断或求出物体的受力情况)．
3．应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型． (2)选取研究对象．所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体．同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象． (3)分析研究对象的受力情况和运动情况．
　(4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上．　 　(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数方法进行运算． 　(6)求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论
[点评] 本题作为典型的力学问题，考查了牛顿力学的基本解题方法．第(1)问直接由匀变速直线运动的公式代入求解即可，第(2)问在第(1)问的基础上已知加速度求力，关键是要正确分析受力并运用牛顿第二定律，结合牛顿第三定律求解．如果已知物体的受力情况，也可利用匀变速直线运动的规律和牛顿第二定律求运动情况，请看变式题．
[解析] (1)设木板和物块的加速度分别为a和a′，在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt′，木板和物块之间摩擦力的大小为f，依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得f＝ma′f＝μmg，当vt′＜vt时，vt2′＝vt1′＋a′(t2－t1)F－f＝2mavt2＝vt1＋a(t2－t1)
(1)4 m/s　4.5 m/s　4 m/s　4 m/s　4 m/s 4 m/s (2)如图所示　2.25 m
由上述各式与题给条件得 v1＝4 m/s，v1.5＝4.5 m/s， v2＝4 m/s，v3＝4 m/s v2′＝4 m/s，v3′＝4 m/s (2)物块与木板运动的图象如图所示．在0～3 s内物块相对于木板的距离等于木板和物块图线下的面积之差，即图中阴影部分的四边形面积，该四边形由两个三角形组成，上面的三角形面积为0.25 m，下面的三角形面积为2 m，因此Δs＝2.25 m.
►　探究点三　牛顿第二定律的瞬间性问题
1.对牛顿第二定律的瞬时性理解 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．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；或合外力变为零，加速度也立即变为零；如果物体的合外力发生突变，则对应加速度也发生突变． 2.物体所受合外力能否突变的决定因素 物体所受合外力能否发生突变，决定于施力物体的性质，具体可以简化为以下几种模型： (1)钢性绳(或接触面)——认为是一种不发生明显形变就能
产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理． (2)弹簧(或橡皮绳)——此种物体的特点是形变量大．两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，其形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成不变．
3.与弹簧相关的瞬时问题常见情景图例
[点评] 弹簧的弹力不能在瞬间发生突变，所以木块1所受支持力和木块2所受压力不变，我们可以分别分析木板抽出前后木块1、2的受力情况，再根据牛顿第二定律分析加速度．请分析下面的变式题，注意绳所受的弹力可以突变.
　 [解析] 当剪断P的瞬间，由于弹簧还来不及缩短，弹簧弹力不变，球A受重力和弹簧弹力均向下，合力为2mg，A的加速度为2g，球B的受力不变，仍处于平衡状态，加速度为零．剪断Q之前，球A受重力、绳的拉力和弹簧弹力，三力平衡；剪断瞬间，弹簧弹力消失，球A只受重力和绳的拉力，此时绳的拉力发生突变，与球的重力平衡，所以球A的加速度为零．当剪断Q的瞬间，由于弹簧还来不及缩短，弹簧弹力不变，球B的受力不变，仍处于平衡状态，其加速度仍为零．
►　探究点四　涉及传送带的动力学问题
传送带问题为高中动力学问题中的难点，主要表现在两方面：其一，传送带问题往往存在多种可能结论的判定，即需要分析确定到底哪一种可能情况会发生；其二，决定因素多，包括滑块与传送带动摩擦因数大小、斜面倾角、滑块初速度、传送带速度、传送方向、滑块初速度方向等．这就需要考生对传送带问题能做出准确的动力学过程分析．下面是最常见的几种传送带问题模型，供同学们参考．
1.水平传送带动力学问题图解
2.倾斜传送带动力学问题图解
例4　如图13－5所示，传送带与地面的倾角θ＝37°，从A到B的长度为16 m，传送带以v0＝10 m/s的速度逆时针转动．在传送带上端无初速放一个质量为0.5 kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？(sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，g取10 m/s)
[点评] 传送带传送的物体所受摩擦力可能发生突变，突变发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻．本题中，当μ≥tanθ时，物体的速度达到传送带的速度后，将与传送带相对静止一起匀速运动，当μ＜tanθ时，物体在获得与传送带相同的速度后仍继续加速．
上例中，(1)若物体在传送带上可以留下划痕，求划痕的长度．(2)若传送带顺时针转动，则物体从A运动到B所需的时间又是多少？