2018-2019學年高中物理 專題4.3 牛頓第二定律教案 新人教版必修1.doc

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4.3 牛頓第二定律學習目標 1.理解牛頓第二定律,把握a= 的含義。2.知道力的單位“牛頓”是怎樣定義的。3.會用牛頓第二定律的公式進行簡單計算和處理有關問題。 一、對牛頓第二定律的理解 牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的定量關系,指明了加速度大小和方向的決定因素,對牛頓第二定律,還應從以下幾個方面深刻理解。因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因,只要物體所受的合力不為0,物體就具有加速度 矢量性 F=ma是一個矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定,且總與合力的方向相同 瞬時性 加速度與合外力是瞬時對應關系,同時產(chǎn)生,同時變化,同時消失 同體性 F=ma中F、m、a都是對同一物體而言的 獨立性 作用在物體上的每一個力都產(chǎn)生加速度,物體的實際加速度是這些加速度的矢量和 相對性 物體的加速度是相對于慣性參考系而言的,即牛頓第二定律只適用于慣性參考系 【示范題】(多選)對牛頓第二定律的理解正確的是()A.由F=ma可知,F與a成正比,m與a成反比B.牛頓第二定律說明當物體有加速度時,物體才受到外力的作用C.加速度的方向總跟合外力的方向一致D.當外力停止作用時,加速度隨之消失1.(2012海南高考)根據(jù)牛頓第二定律,下列敘述正確的是()A.物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B.物體所受合外力必須達到一定值時,才能使物體產(chǎn)生加速度C.物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個的大小成正比D.當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時,物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比【解析】選D。物體加速度的大小與物體受到的合力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,選項A錯誤;力是產(chǎn)生加速度的原因,只要有合力,物體就有加速度,它們之間有瞬時對應關系,不存在累積效應,選項B錯誤;物體加速度的大小與它受到的合力成正比,選項C錯誤;根據(jù)矢量的合成和分解得Fx=max,當Fx一定時,物體水平加速度的大小與其質(zhì)量成反比,選項D正確。2.(多選)(2017重慶一中高一檢測)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,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速度成反比B.由m=F/m可知,物體的質(zhì)量與其所受的合外力成正比,與其運動的加速度成反比C.由a=F/m可知,物體的加速度與其所受的合外力成正比,與其質(zhì)量成反比D.由m=F/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外力而求得 3.(2017南開中學高一檢測)由牛頓第二定律知,無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是當我們用一個力推桌子沒有推動時是因為()A.牛頓第二定律不適用于靜止的物體B.桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易覺察到C.推力小于摩擦力,加速度是負值D.推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零,物體的加速度為零,所以物體仍靜止【解析】選D。牛頓第二定律中的力應理解為物體所受的合力。用一個力推桌子沒有推動,是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零,物體的加速度為零,所以物體仍靜止,故選項D正確,選項A、B、C錯誤?！咀兪接柧殹?2012江蘇高考)將一只皮球豎直向上拋出,皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比。下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關系的圖像,可能正確的是()二、合外力、加速度和速度的關系 1.合外力與加速度的關系：2.直線運動中加速度與速度的關系：3.力與運動的關系：4.兩個加速度公式的區(qū)別：(1)a=是加速度的定義式,它給出了測量物體的加速度的方法,這是物理上用比值定義物理量的方法。(2)a=F/m是加速度的決定式,它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素。【示范題】(2017重慶一中高一檢測)一質(zhì)點受多個力的作用,處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)使其中一個力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復到原來的大小。在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點的加速度大小a和速度大小v的變化情況是()A.a和v都始終增大B.a和v都先增大后減小C.a先增大后減小,v始終增大D.a和v都先減小后增大1.(2017重慶八中高一檢測)在光滑的水平面上做勻加速直線運動的物體,當它所受的合力逐漸減小而方向不變時,則物體的()A.加速度越來越大,速度越來越大B.加速度越來越小,速度越來越小C.加速度越來越大,速度越來越小D.加速度越來越小,速度越來越大【解析】選D。由牛頓第二定律可知,當物體所受合外力減小時,加速度會越來越小;由于合外力方向保持不變,加速度方向與速度方向始終相同,故速度越來越大,所以,正確選項為D。2.(2017南開中學高一檢測)物體在與其初速度始終共線的合力F的作用下運動。取v0方向為正,合力F隨時間t的變化情況如圖所示,則在0t1這段時間內(nèi)() A.物體的加速度先減小后增大,速度也是先減小后增大B.物體的加速度先增大后減小,速度也是先增大后減小C.物體的加速度先減小后增大,速度一直在增大D.物體的加速度先減小后增大,速度一直在減小【變式訓練】1.(2017重慶七中高一檢測)關于速度、加速度和力的說法,正確的是()A.當物體速度為零時,所受合外力不一定為零B.當物體所受合外力不變時,運動狀態(tài)一定不變C.加速度大小不斷變小,速度大小也一定不斷變小D.加速度方向保持不變,速度方向也一定保持不變【解析】選A。加速度大小與速度大小無直接關系,物體速度為零時,合外力不一定為零,選項A正確;加速度大小不斷變小,速度大小不一定減小,如加速度減小的加速直線運動,故選項C錯誤;當合外力不變時,加速度不變,速度變化,如勻加速直線運動,故選項B錯誤;當物體先做減速運動,速度為零后再反向加速時加速度方向不變,但速度方向發(fā)生了變化,故選項D錯誤。2.以初速度v0豎直向上拋出一個小球,小球所受的空氣阻力與速度大小成正比,從拋出到落地小球運動的v -t圖是下面哪一個()【解析】選A。上升階段,小球所受空氣阻力隨小球速度的減小而減小。小球所受合力F=G+Ff,合力越來越小,所以上升階段小球的加速度越來越小。下降階段,小球所受空氣阻力隨小球速度的增大而增大,小球所受合力F=G-Ff,合力越來越小,所以下降階段小球的加速度也越來越小。v -t圖像中,只有A項所表示的運動加速度越來越小,A項正確。三、牛頓第二定律的應用 1.應用牛頓第二定律解題的一般步驟：(1)確定研究對象。(2)進行受力分析和運動狀態(tài)分析,畫出受力分析圖,明確運動性質(zhì)和運動過程。(3)求出合力或加速度。(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解。2.兩種求加速度的方法：(1)矢量合成法：若物體只受兩個力作用,應用平行四邊形定則求這兩個力的合力,再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向。加速度的方向就是物體所受合力的方向。反之,若知道加速度的方向也可應用牛頓第二定律求物體所受的合力的方向。(2)正交分解法：當物體受多個力作用時,常用正交分解法求物體的合外力,再應用牛頓第二定律求加速度。在實際應用中常將受力分解,且將加速度所在的方向選為x軸或y軸,有時也可分解加速度,即。 【示范題】(2017育才中學高一檢測)如圖所示,一個質(zhì)量m=2kg的物體置于水平面上,在F=10N的水平力作用下,由靜止開始沿水平面做勻加速直線運動,它與水平面之間的動摩擦因數(shù)為0.2,則物體運動的加速度是多大? 4s內(nèi)通過的距離是多少?(g取10m/s2)答案：3m/s224m【通關1+1】 1.(拓展延伸)【示范題】中,若將拉力F的方向改為斜向右上與水平方向成37角,則物體的加速度和4s內(nèi)通過的距離又是多少?(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)【解析】對物體進行受力分析,并建立如圖所示直角坐標系。答案：2.6m/s220.8m 2.(2017南開中學高一檢測)如圖所示,底板光滑的小車上用兩個量程為20N,完全相同的彈簧測力計甲和乙系住一個質(zhì)量為1kg的物塊。在水平地面上,當小車做勻速直線運動時,兩彈簧測力計的示數(shù)均為10N,當小車做勻加速直線運動時,彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)?N,這時小車運動的加速度大小是()A.2m/s2 B.4m/s2 C.6m/s2 D.8m/s2【解析】選B。當彈簧測力計甲的示數(shù)變?yōu)?N時,彈簧測力計乙的示數(shù)變?yōu)?2N,這時物塊所受的合力為4N。由牛頓第二定律F=ma得物塊的加速度a=F/m=4m/s2,故選項B正確。【變式訓練】1.一輛小車在水平地面上沿直線行駛,在車廂上懸掛的擺球相對小車靜止,其懸線與豎直方向成角,如圖所示。問小車的加速度多大,方向怎樣? 答案：gtan方向水平向左2.一個質(zhì)量m=2kg的木塊,放在光滑水平桌面上,受到三個大小均為F=10N、與桌面平行、互成120角的拉力作用,則木塊的加速度多大?若把其中一個力反向,木塊的加速度大小又為多少?【解析】由于同一平面內(nèi)、大小相等、互成120角的三個力的合力等于零,所以木塊的加速度a=0。木塊受到三個力作用平衡時,其中任何兩個力的合力必與第三個力等大反向。如果把某一個力反向,則木塊所受的合力F合=2F=20N,所以其加速度為a=F/m =10m/s2,方向與反向后的這個力方向相同。答案：010m/s2【資源平臺】備選角度：牛頓第二定律與圖像結合問題 【示范題】(多選)如圖甲所示,在粗糙水平面上,物塊A在水平向右的外力F的作用下做直線運動,其速度時間圖像如圖乙所示,下列判斷正確的是() A.在01s內(nèi),外力F不斷增大B.在13s內(nèi),外力F的大小恒定C.在34s內(nèi),外力F不斷減小D.在34s內(nèi),外力F的大小恒定 不同模型瞬時加速度的求法辨析物體在某時刻的瞬時加速度由合力決定,當物體受力發(fā)生變化時,其加速度同時發(fā)生變化。這類問題常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧、橡皮條等模型。全面準確地理解它們的特點,可幫助我們靈活正確地分析問題。(1)它們的共同點：質(zhì)量忽略不計,都因發(fā)生彈性形變產(chǎn)生彈力,同時刻內(nèi)部彈力處處相等且與運動狀態(tài)無關。(2)它們的不同點：彈力表現(xiàn)形式 彈力方向 彈力能否突變 輕繩 拉力 沿繩收縮方向 能 輕桿 拉力、支持力 不確定 能 輕彈簧 拉力、支持力 沿彈簧軸線 不能 橡皮條 拉力 沿橡皮條收縮方向 不能 【案例展示】 (多選)(2017重慶八中高一檢測)如圖所示,質(zhì)量為m的球與彈簧和水平細線相連,、的另一端分別固定于P、Q。球靜止時,中拉力大小FT1 ,中拉力大小FT2,當僅剪斷、中的一根的瞬間,球的加速度a應是() A.若剪斷,則a=g,豎直向下B.若剪斷,則a= FT2/m,方向水平向左C.若剪斷,則a= FT1/m,方向沿的延長線D.若剪斷,則a=g,豎直向上【精講精析】選A、B。若剪斷時,水平繩的拉力瞬間消失,小球只受到重力的作用,由牛頓第二定律得小球加速度a=g,方向豎直向下;若剪斷,彈簧的彈力不會馬上消失,這時小球受到重力和彈簧彈力的作用,合力的方向水平向左,大小為 ,由牛頓第二定律得小球加速度a= FT2/m,方向水平向左,故選項A、B正確?！疽族e分析】本題易錯選項及錯誤原因分析如下：易錯選項錯誤原因B誤認為水平細線斷開時,彈簧對小球的拉力會發(fā)生變化,變化量無法確定,漏選B。C誤認為當彈簧斷開時,水平細線對球的拉力依然存在,小球所受合力沿的延長線。D誤認為水平細線斷開時,彈簧對小球的拉力會立即消失,小球只受重力的作用?！咀晕倚y】 1.(2017重慶一中高一檢測)如圖所示,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連,整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2,重力加速度大小為g,則有() A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=gC.a1=0,a2= D.a1=g,a2=2.(2017南開中學高一檢測)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上,下端固定。彈簧原長為20cm,勁度系數(shù)k=200N/m。現(xiàn)用豎直向下的力將彈簧壓縮到10cm后用細線拴住,此時在彈簧上端放置質(zhì)量為1.0kg的物塊。在燒斷細線的瞬間(g取10m/s2)() A.物塊的速度為零、加速度也為零B.物塊的加速度為10.0m/s2,方向豎直向上、速度為零C.物塊的加速度為零,但速度不為零D.物塊的加速度為30.0m/s2,方向豎直向下【補償訓練】(2014溫州高一檢測)A、B兩球的質(zhì)量均為m,兩球之間用輕彈簧相連,放在光滑的水平地面上,A球左側靠墻。用力F向左推B球?qū)椈蓧嚎s,如圖所示。然后突然將力F撤去,在撤去力F的瞬間,A、B兩球的加速度分別為()【解析】選C。在撤去力F的瞬間,A球受力不變,合力為零,加速度為零;在未撤去力F前,B球水平方向上受兩個力,向左的力F和向右的彈力,由二力平衡可得,彈簧對B球的彈力大小等于F,在撤去力F的瞬間,彈簧對B球的彈力不變,故合力為F,由牛頓第二定律得,a=F/m ,故選C。