牛顿第二定律 两类动力学问题
课 题 教学目牛顿第二定律 两类动力学问题 计划课时 3 节 1、理解牛顿第二定律的内容；知道牛顿第二定律表达式的确切含义。 2、知道国际单位制中力的单位是怎样定义的 3、理解超重和失重的含义。 标 4、能运用牛顿第二定律解决实际问题，并在解决问题的过程中掌握一定的解题方法。 教学重点 教学难点 教学方法 牛顿第二定律的理解。 牛顿第二定律的应用。 分析归纳法、讲授法、讨论法 教 学 内 容 及 教 学 过 程 一、导入课题 牛顿第一定律指明了力是改变物体运动状态的原因，力又是如何改变物体的运动状态呢？今天我们来探究这一问题。 二、主要教学过程 知识点一、牛顿第二定律 1．内容 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向与作用力方向相同。 2．表达式：F＝ma。 3．适用范围 (1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。 (2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。 知识点二、单位制 1．单位制 由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 2．基本单位 基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、长度和时间，它们的国际单位分别是kg、m和s。 3．导出单位 由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 知识点三、两类动力学问题 1．动力学的两类基本问题： 第一类：已知受力情况求物体的运动情况。 第二类：已知运动情况求物体的受力情况。 2．解决两类基本问题的方法：以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图： 知识点四、超重和失重 1．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向上的加速度。 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有向下的加速度。 3．完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的现象称为完全失重现象。 (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下。 对超重和失重的理解1．超重、失重和完全失重比较 比较 产生 加速度方向向上 条件 动力学 原理 加速度方向向下 超重 失重 完全失重 加速度方向向下，且大小a＝g F－mg＝ma F＝m(g＋a) mg－F＝ma F＝m(g－a) mg－F＝mg F＝0 ①自由落体运动和所有的可能 状态 ①加速上升； ②减速下降 ①加速下降； ②减速上升 抛体运动；②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等 2.对超重和失重的进一步理解 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)。 (2)只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。 (3)尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。 三、考点及典型例题分析 【例1】 一质点受多个力的作用，处于静止状态。现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其他力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是( ) A．a和v都始终增大 B．a和v都先增大后减小 C．a先增大后减小，v始终增大 D．a和v都先减小后增大 解析 质点受多个力作用而处于静止状态，则其中任意一个力与其他各个力的合力等大反向。使其中一个力大小逐渐减小到零的过程中，质点受到的合力不断增大且合力方向与这个力的方向相反，质点做加速度不断增大的变加速运动。当这个力减小为零时，质点的加速度达到最大值，此时速度增加得最快。当这个力又沿原方向逐渐恢复的过程中，质点受到的合力不断减小，质点的加速度也不断减小，但加速度与速度仍同向，质点开始做加速度不断减小的变加速运动。当这个力恢复到原来大小时，质点受到的合外力为零，加速度减小到零，质点的速度达到最大值，C正确。 答案 C 【例2】 两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图2所示。现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，则( ) 图2 A．a1＝g，a2＝g C．a1＝g，a2＝0 B．a1＝0，a2＝2g D．a1＝2g，a2＝0 解析 由于绳子张力可以突变，故剪断OA后小球A、B只受重力，其加速度a1＝a2＝g。故选项A正确。 答案 A 【例3】 如图5所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定斜面上，有一质量m＝1 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体受到沿平行于斜面方向向上的轻绳的拉力F＝9.6 N的作用，从静止开始运动，经2 s绳子突然断了，求绳断后经多长时间物体速度的大小达到22 m/s。(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2) 图5 解析 第一过程：在最初2 s内，物体在F＝9.6 N的拉力作用下，从静止开始沿斜面做匀加速直线运动，受力分析如图甲所示。 甲 沿斜面方向有 F－mgsin 37°－Ff＝ma1① 沿垂直斜面方向有FN＝mgcos 37°② 且Ff＝μFN③ 由①②③式得a1＝F－mgsin 37°－μmgcos 37°2＝2 m/s m2 s末绳断时，物体的瞬时速度v1＝a1t1＝4 m/s 第二过程：从撤去F到物体继续沿斜面向上运动达到速度为零的过程，设此过程物体运动时间为t2，加速度大小为a2 乙 沿斜面方向有mgsin 37°＋Ff＝ma2④ 根据运动学公式得v1＝a2t2⑤ 由②③④⑤得t2＝0.53 s 第三过程：物体从运动的最高点沿斜面下滑，设第三阶段物体加速度大小为a3，所需时间为t3。 丙 由对物体的受力分析得 mgsin 37°－Ff＝ma3⑥ 由运动学公式得v3＝a3t3⑦ 由②③⑥⑦得t3＝5 s 综上所述，从绳断到物体速度达到22 m/s所经历的总时间t＝t2＋t3＝0.53 s＋5 s＝5.53 s。 答案 5.53 s 物体就会处于超重或失重状态。 例4 如图7所示是某同学站在力传感器上，做下蹲——起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)。由图可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到的信息有( ) 图7 A．该同学做了两次下蹲——起立的动作 B．该同学做了一次下蹲——起立的动作，且下蹲后约2 s起立 C．下蹲过程中人处于失重状态 D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态 解析 在3～4 s下蹲过程中，先向下加速再向下减速，故人先处于失重状态后处于超重状态；在6～7 s起立过程中，先向上加速再向上减速，故人先处于超重状态后处于失重状态，选项A、C、D错误，B正确。 答案 B
2017届高三物理一轮复习牛顿第二定律两类动力学问题教案
