《2017-2018学年高一物理新人教版必修1《学案导学与随堂笔记》学案：第4章 顿运动定律3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高一物理新人教版必修1《学案导学与随堂笔记》学案：第4章 顿运动定律3（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3牛顿第二定律学习目标1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同2表达式Fma，其中力F为物体受到的合外力，F的单位用牛顿(N)二、力的单位1力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N.2“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N，即1 N1_kgm/s2.即学即用判断下列说法的正误(1)由Fma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比()(
2、2)公式Fma中，各量的单位可以任意选取()(3)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N()(4)公式Fma中，a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和()(5)物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致() 一、对牛顿第二定律的理解导学探究(1)从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？(2)从匀速上升的气球上掉下一个物体(不计空气阻力)，物体离开气球的瞬间，物体的加速度和速度情况如何？答案(1)不矛盾因为牛顿第二定律中的力是指合外力我们用力提一个放在地面上很重的箱
3、子，没有提动，箱子受到的合力F0，故箱子的加速度为零，箱子仍保持不动，所以上述现象与牛顿第二定律并没有矛盾(2)物体离开气球瞬间物体只受重力，加速度大小为g，方向竖直向下；速度方向向上，大小与气球速度相同知识深化牛顿第二定律的四个性质1矢量性：合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向改变，加速度方向改变，加速度方向与合外力方向一致2瞬时性：加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化3同体性：a中各物理量均对应同一个研究对象因此应用牛顿第二定律解题时，首先要处理好的问题是研究对象的选取4独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足Fma，每个力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量
4、和即为物体具有的合加速度，故牛顿第二定律可表示为.例1(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是()A由Fma可知，m与a成反比B牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C加速度的方向总跟合外力的方向一致D当外力停止作用时，加速度随之消失答案CD解析虽然Fma，但m与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向永远相同综上所述，可知A、B错误，C、D正确例2(多选)初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为 ()A速度不断增大，但增大得越来越慢B加速度不断增大，速度不断减小C加速度不断减
5、小，速度不断增大D加速度不变，速度先减小后增大答案AC解析水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力水平力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式Fma可知：当F逐渐减小时，a也逐渐减小，但速度逐渐增大合外力、加速度、速度的关系1力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比2力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以同向，可以反向，还可以有夹角合外力方向与速度方向同向时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动3两个加速度公式的区别a是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a与v、v、t均无
6、关；a是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定二、牛顿第二定律的简单应用1解题步骤(1)确定研究对象(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图(3)求合力F或加速度a.(4)根据Fma列方程求解2解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合外力，加速度的方向即是物体所受合外力的方向(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fxma，Fy0.特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将
7、坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a.根据牛顿第二定律列方程求解例3如图1所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图1(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)求悬线对小球的拉力大小答案(1)7.5 m/s2，方向水平向右车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动(2)12.5 N解析解法一(矢量合成法)(1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图所示，小球所受合力为F合mgtan 37.
8、由牛顿第二定律得小球的加速度为agtan 37g7.5 m/s2，加速度方向水平向右车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动(2)由图可知，悬线对球的拉力大小为FT12.5 N.解法二(正交分解法)(1)建立直角坐标系如图所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得x方向：FTxmay方向：FTymg0即FTsin 37maFTcos 37mg0解得ag7.5 m/s2加速度方向水平向右车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为FT12.5 N.例4如图2所示，
9、质量为4 kg的物体静止于水平面上现用大小为40 N、与水平方向夹角为37的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图2(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度大小是多少？答案(1)8 m/s2(2)6 m/s2解析(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示由牛顿第二定律：Fcos 37ma1解得a18 m/s2(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示Fcos 37Ffma2FNFsin 37mgFfFN由得：a26 m/s2.1(对牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二
10、定律，以下说法中正确的是()A由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大B牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定小C由Fma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比D对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致答案D解析加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确2(合外力、加速
11、度、速度的关系)物体在与其初速度方向相同的合外力作用下运动，取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图3所示，则在0t1这段时间内()图3A物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小答案C解析由题图可知，物体所受合力F随时间t的变化是先减小后增大，根据牛顿第二定律得：物体的加速度先减小后增大；由于合外力F方向与速度方向始终相同，所以物体加速度方向与速度方向一直相同，所以速度一直在增大，选项C正确3(水平面上加速度的求解)如图4所示，质量为1 kg的物体静
12、止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图4答案5 m/s2解析取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系在水平方向上：Fcos 37Ffma在竖直方向上：FNmgFsin 37又因为：FfFN联立得：a5 m/s24(斜面上加速度的求解) (1)如图5所示，一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑，倾角30，斜面静止不动，重力加速度g10 m/s2.求物体下滑过程的加速度有多大？图5(2)若斜面不光滑，物体与
13、斜面间的动摩擦因数，物体下滑过程的加速度又是多大？答案(1)5 m/s2(2)2.5 m/s2解析(1)根据牛顿第二定律得：mgsin ma1所以a1gsin 10 m/s25 m/s2(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得mgsin Ffma2FNmgcos FfFN联立解得：a2gsin gcos 2.5 m/s2课时作业一、选择题(17为单项选择题，810为多项选择题)1根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是()A物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B物体所受合外力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D当物体质
14、量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比答案D解析根据牛顿第二定律可知：合外力一定时，物体加速度的大小跟质量成反比，与速度无关，A错误；力是产生加速度的原因，只要有力，就产生加速度，力与加速度是瞬时对应的关系，B错误；物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，而不是跟它所受作用力中的任一个的大小成正比，C错误；当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，根据牛顿第二定律Fma可知，物体水平加速度大小与其质量成反比，D正确2.如图1为第八届珠海航展上中国空军“八一”飞行表演队驾驶“歼10”战机大仰角沿直线加速爬升的情景则战机在爬升过程中所受合力方向()图1A竖直向上B与速度方向相同C与速度方向相反D与速度方向垂直答案B3一物块静止在粗糙的水平桌面上从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小能正确描述F与a之间关系的图象是()答案C解析物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律，有FFfma，即FmaFf，该关系为线性函数符合该函数关系的图象为C.4
