2019年高中物理 4.3 牛頓第二定律學(xué)案 新人教版必修1.doc
《2019年高中物理 4.3 牛頓第二定律學(xué)案 新人教版必修1.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年高中物理 4.3 牛頓第二定律學(xué)案 新人教版必修1.doc(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019年高中物理 4.3 牛頓第二定律學(xué)案 新人教版必修1 [目標(biāo)定位] 1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達式的確切含義.2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單的動力學(xué)問題. 一、牛頓第二定律 1.內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同. 2.比例式:F=kma,F(xiàn)指的是物體所受的合力. 當(dāng)各物理量的單位都取國際單位時,k=1,F(xiàn)=ma. 想一想: 從牛頓第二定律可知,無論多么小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是,我們用力提一個很重的箱子,卻提不動它,這跟牛頓第二定律有無矛盾?為什么? 答案 不矛盾;因為牛頓第二定律中的力是指合外力.我們用力提一個放在地面上很重的箱子時,沒有提動,箱子受到的合力F=0,故箱子的加速度為零,箱子仍保持不動,所以上述現(xiàn)象與牛頓第二定律并沒有矛盾. 二、力的單位 1.在國際單位制中,力的單位是牛頓,簡稱牛,符號為N. 2.“牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的:當(dāng)物體的質(zhì)量是m=1 kg、在某力的作用下獲得的加速度是a=1_m/s2時,受到的力F=ma=1 kg1 m/s2=1 kgm/s2叫做“一個單位的力”,稱做“牛頓”,即1 N=1_kgm/s2. 想一想: 若質(zhì)量的單位用克,加速度的單位用厘米每二次方秒,那么力的單位是牛頓嗎?牛頓第二定律表達式中的系數(shù)k還是1嗎? 答案 只有當(dāng)質(zhì)量的單位用千克,加速度的單位用米每二次方秒時,力的單位才是牛頓;此時牛頓第二定律表達式中的系數(shù)才是1. 一、對牛頓第二定律的理解 1.表達式:F=ma,式中各量都要用國際單位,F(xiàn)指合外力. 2.對牛頓第二定律的理解 (1)瞬時性:a與F同時產(chǎn)生,同時變化,同時消失,為瞬時對應(yīng)關(guān)系. (2)矢量性:F=ma是矢量表達式,任一時刻a的方向均與合外力F的方向一致,當(dāng)合外力方向變化時a的方向同時變化,即a與F的方向在任何時刻均相同. (3)同體性:公式F=ma中a、F、m都是針對同一物體而言的. (4)獨立性:當(dāng)物體同時受到幾個力作用時,各個力都滿足F=ma,每個力都會產(chǎn)生一個加速度,這些加速度的矢量和即為物體具有的合加速度.故牛頓第二定律可表示為. 3.合外力、加速度、速度的關(guān)系 (1)力與加速度為因果關(guān)系,但無先后關(guān)系,力是因,加速度是果.加速度與合外力方向總相同、大小與合外力成正比. (2)力與速度無因果關(guān)系:合外力與速度方向可以同向,可以反向.合外力與速度方向同向時,物體做加速運動,反向時物體做減速運動. (3)兩個加速度公式的區(qū)別 a=是加速度的定義式,是比值法定義的物理量,a與v、Δv、Δt均無關(guān);a=是加速度的決定式,它提示了產(chǎn)生加速度的原因及決定因素:加速度由其受到的合外力和質(zhì)量決定. 例1 下列對牛頓第二定律的理解正確的是( ) A.由F=ma可知,F(xiàn)與a成正比,m與a成反比 B.牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時,物體才受到外力的作用 C.加速度的方向與合外力的方向一致 D.當(dāng)外力停止作用時,加速度隨之消失 解析 F=ma說明力是產(chǎn)生加速度的原因,但不能說F與a成正比,也不能說m與a成反比,A錯誤;力是產(chǎn)生加速度的原因,所以是當(dāng)物體受到外力時,物體才有的加速度,B錯誤;根據(jù)牛頓第二定律的矢量性,加速度的方向與合外力的方向一致,C正確;加速度與合外力同時產(chǎn)生,同時消失,D正確. 答案 CD 針對訓(xùn)練 初始時靜止在光滑水平面上的物體,受到一個逐漸減小的水平力的作用,則這個物體運動情況為 ( ) A.速度不斷增大,但增大得越來越慢 B.加速度不斷增大,速度不斷減小 C.加速度不斷減小,速度不斷增大 D.加速度不變,速度先減小后增大 解析 水平面光滑,說明物體不受摩擦力作用,物體所受到的水平力即為其合外力.力逐漸減小,合外力也逐漸減小,由公式F=ma可知:當(dāng)F逐漸減小時,a也逐漸減小,但速度逐漸增大. 答案 AC 二、牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 1.解題步驟 (1)確定研究對象. (2)進行受力分析和運動情況分析,作出受力和運動示意圖. (3)求合力F或加速度a. (4)根據(jù)F=ma列方程求解. 2.解題方法 (1)矢量合成法:若物體只受兩個力作用時,應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個力的合力,加速度的方向即是物體所受合外力的方向. (2)正交分解法:當(dāng)物體受多個力作用時,常用正交分解法求物體的合外力. ①建立坐標(biāo)系時,通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度),將物體所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,F(xiàn)y=0. ②特殊情況下,若物體的受力都在兩個互相垂直的方向上,也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上,正交分解加速度a.根據(jù)牛頓第二定律求合外力. 圖431 例2 如圖431所示,質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平面上,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5.物體受到大小為20 N、與水平方向成37角斜向上的拉力F作用時,沿水平面做勻加速運動,求物體加速度的大小. (g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8) 解析 選取物體為研究對象,對其受力分析如圖所示 在水平方向:Fcos 37-Ff=ma① 在豎直方向:FN+Fsin 37=mg② 又因為Ff=μFN③ 解①②③可得:a=0.5 m/s2. 答案 0.5 m/s2 圖432 例3 如圖432所示,沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37角,球和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1 kg.(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8) (1)求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況; (2)求懸線對球的拉力大?。? 解析 解法一(合成法) (1)小球和車廂相對靜止,它們的加速度相同.以小球為研究對象,對小球進行受力分析如圖所示,小球所受合力為F合=mgtan 37. 由牛頓第二定律得小球的加速度為 a==gtan 37=g=7.5 m/s2,加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同,車廂做的是向右的勻加速運動或向左的勻減速運動. (2)由圖可知,懸線對球的拉力大小為F==12.5 N. 解法二(正交分解法) (1)建立直角坐標(biāo)系如圖所示,正交分解各力,根據(jù)牛頓第二定律列方程得 x方向:Fx=ma y方向:Fy-mg=0 即Fsin θ=ma Fcos θ-mg=0 化簡解得a=g=7.5 m/s2 加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同,車廂做的是向右的勻加速運動或向左的勻減速運動. (2)由(1)中所列方程解得懸線對球的拉力大小為 F==12.5 N. 答案 (1)7.5 m/s2,方向水平向右 車廂可能向右做勻加速直線運動或向左做勻減速直線運動 (2)12.5 N 對牛頓第二定律的理解 1.下列對牛頓第二定律的表達式F=ma及其變形公式的理解,正確的是( ) A.由F=ma可知,物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速度成反比 B.由m=可知,物體的質(zhì)量與其所受合力成正比,與其運動的加速度成反比 C.由a=可知,物體的加速度與其所受合力成正比,與其質(zhì)量成反比 D.由m=可知,物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合力求出 解析 a=是加速度的決定式,a與F成正比,與m成反比;F=ma說明力是產(chǎn)生加速度的原因,但不能說F與m成正比,與a成反比;m=中m與F、a皆無關(guān). 答案 CD 2.靜止在光滑水平地面上的物體,受到一個水平拉力的作用,以下說法正確的是( ) A.當(dāng)力剛開始作用的瞬間,物體立即獲得加速度,但速度仍為零 B.當(dāng)力剛開始作用的瞬間,物體同時獲得速度和加速度 C.物體運動起來后,拉力變小時,物體一定減速 D.物體運動起來后,拉力反向,物體的加速度立即反向 解析 當(dāng)力剛開始作用的瞬間,根據(jù)牛頓第二定律,物體立即獲得加速度,但速度仍為零,故A對、B錯;物體運動起來后,拉力變小時,加速度變小,速度仍然增大,故C錯;拉力反向,加速度也立即反向,故D對. 答案 AD 牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 3.車廂底部有一質(zhì)量為m′=5 kg的物體,如圖433所示,當(dāng)小車以7.5 m/s2的加速度向右加速運動時,m′與小車始終保持相對靜止,試分析物體受力情況,并求出各力的大小. 圖433 解析 物體共受三個力的作用:重力、支持力和小車給它的摩擦力. 其中:重力G=m′g=50 N,方向豎直向下. 支持力FN=G=50 N,方向豎直向上. 摩擦力Ff=m′a=57.5 N=37.5 N,方向水平向右. 答案 見解析 4.如圖434所示,靜止在水平地面上的小黃鴨質(zhì)量m=20 kg,受到與水平面夾角為53的斜向上的拉力,小黃鴨開始沿水平地面運動.若拉力F=100 N,小黃鴨與地面的動摩擦因數(shù)為0.2,求: 圖434 (1)把小黃鴨看做質(zhì)點,作出其受力示意圖; (2)地面對小黃鴨的支持力; (3)小黃鴨運動的加速度的大?。?sin 53=0.8,cos 53=0.6,g=10m/s2) 解析 (1)如圖,小黃鴨受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用 (2)根據(jù)牛頓第二定律列出方程:豎直方向有:Fsin 53-N=mg, 解得N=mg-Fsin 53=120 N,方向豎直向上; (3)受到的摩擦力為滑動摩擦力, 所以f=μN=24 N 根據(jù)牛頓第二定律得: Fcos 53-f=ma, 解得a=1.8 m/s2. 答案 (1)見解析圖 (2)120 N (3)1.8 m/s2 (時間:60分鐘) 題組一 對牛頓第二定律的理解 1.關(guān)于牛頓第二定律,下列說法中正確的是( ) A.公式F=ma中,各量的單位可以任意選取 B.某一瞬間的加速度只取決于這一瞬間物體所受的合外力,而與這之前或之后的受力無關(guān) C.公式F=ma中,a實際上是作用于物體上每一個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和 D.物體的運動方向一定與它所受合外力的方向一致 解析 F、m、a必須選取國際單位制中的單位,才可寫成F=ma的形式,否則比例系數(shù)k≠1,所以A錯誤;牛頓第二定律描述的是某一時刻合外力與加速度的對應(yīng)關(guān)系,它既表明F、m、a三者在數(shù)值上的對應(yīng)關(guān)系,同時也表明合外力的方向與加速度的方向是一致的,即矢量對應(yīng)關(guān)系,而與速度方向不一定相同,所以B正確,D錯誤;由力的獨立作用原理可知作用在物體上的每個力都將各自產(chǎn)生一個加速度,與其他力的作用無關(guān),物體的加速度是每個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和,故C正確. 答案 BC 2.由牛頓第二定律F=ma可知,無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是當(dāng)用很小的力去推很重的桌子時,卻推不動,這是因為( ) A.牛頓第二定律不適用于靜止的物體 B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛觀察不到 C.推力小于桌子所受到的靜摩擦力,加速度為負值 D.桌子所受的合力為零,加速度為零 解析 牛頓第二定律的表達式F=ma中的力F是指合外力,用很小的力推很重的桌子時,桌子不動,是因為桌子與地面間的最大靜摩擦力大于推力,推力與桌子受到的靜摩擦力的合力為零,所以桌子所受的合外力為零,仍然靜止不動,牛頓第二定律同樣適用于靜止的物體,所以A、B、C都不正確,只有D正確. 答案 D 圖435 3.如圖435所示,一小球從空中自由落下,當(dāng)它與正下方的輕彈簧剛開始接觸時,它將( ) A.立即被反彈上來 B.立即開始做減速運動 C.立即停止運動 D.繼續(xù)做加速運動 解析 小球剛接觸輕彈簧時,受到向下的重力和向上的彈力,且重力大于彈力,合力方向向下,加速度方向向下,所以繼續(xù)向下做加速運動,故D正確. 答案 D 4.雨滴從空中由靜止落下,若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大,圖中能大致反映雨滴運動情況的是( ) 解析 對雨滴進行受力分析可得mg-kv=ma,則雨滴做加速度減小的加速運動. 答案 C 題組二 牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 圖436 5.在平直軌道上運動的車廂中的光滑水平桌面上用彈簧拴著一個小球,彈簧處于自然長度,如圖436所示,當(dāng)旅客看到彈簧的長度變長時,對車廂運動狀態(tài)的判斷可能的是( ) A.車廂向右運動,速度在增大 B.車廂向右運動,速度在減小 C.車廂向左運動,速度在增大 D.車廂向左運動,速度在減小 解析 本題若直接分析車廂的運動,將不知從何下手,由于小球隨車廂一起運動,因此取小球作為研究對象.由于彈簧變長了,故小球受到向左的彈力,即小球受到的合力向左.因為加速度a與F合同向,故小球的加速度方向向左.加速度a方向向左,并不能說明速度方向也向左,應(yīng)有兩種可能:(1)速度v向左時,v增大,做加速運動,C正確;(2)速度v方向向右時,a與v方向相反,速度v減小,做減速運動,B正確. 答案 BC 6.豎直起飛的火箭在推力F的作用下產(chǎn)生10 m/s2的加速度,若推力增大到2F,則火箭的加速度將達到(g取10 m/s2)( ) A.20 m/s2 B.25 m/s2 C.30 m/s2 D.40 m/s2 解析 推力為F時,F(xiàn)-mg=ma1,當(dāng)推力為2F時,2F-mg=ma2.以上兩式聯(lián)立可得:a2=30 m/s2.故C正確. 答案 C 圖437 7.如圖437,位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊,在大小為F、方向與水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速運動.若木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ,則木塊的加速度為( ) A.F/M B.Fcos α/M C.(Fcos α-μMg)/M D.[Fcos α-μ(Mg-Fsin α)]/M 解析 可以先求出物體所受合外力,再利用F=ma求加速度,或者利用正交分解法求加速度.取M為研究對象,在豎直方向合力為零,即Fsin α+FN=Mg 在水平方向由牛頓第二定律得:Fcos α-μFN=Ma;由以上兩式可得a=. 答案 D 8.三個完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上,它們與桌面間的動摩擦因數(shù)都相同.現(xiàn)用大小相同的外力F沿圖438所示方向分別作用在1和2上,用F的外力沿水平方向作用在3上,使三者都做加速運動,令a1、a2、a3分別代表物塊1、2、3的加速度,則( ) 圖438 A.a(chǎn)1=a2=a3 B.a(chǎn)1=a2,a2>a3 C.a(chǎn)1>a2,a2- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019年高中物理 4.3 牛頓第二定律學(xué)案 新人教版必修1 2019 年高 物理 牛頓第二定律 新人 必修
鏈接地址:http://m.zhongcaozhi.com.cn/p-3205430.html