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1、第7讲 牛顿第二定律 和力学单位制,-2-,-3-,考点一,考点二,实验,牛顿第二定律 核心知识整合 1.内容:物体加速度跟所受合外力成正比,跟物体的质量成反比。加速度的方向与合力方向相同。表达式为 。 2.适用范围:(1)只适用于惯性参考系。 (2)只适用于 、 (远小于光速)的情况。 3.牛顿第二定律“五性”,F合=ma,宏观物体 低速运动,-4-,考点一,考点二,实验,-5-,考点一,考点二,实验,关键能力提升 命题点一 牛顿第二定律 【例1】 如下图所示,有两只质量相等的有蓬小船,用绳子连接(绳子质量忽略不计),其中一只船内有人在拉绳子,如果水的阻力不计,下列判断中正确的是( ) A.
2、绳子两端的拉力不等,跟有人的船连接的一端拉力大 B.根据两船运动的快慢,运动快的船里肯定有人,因为是他用力,船才运动的 C.运动慢的船里肯定有人,因为绳子对两条船的拉力是相等的,但有人的船连同人的总质量大,所以加速度小 D.绳子对两条船的拉力大小关系无法判断,答案,解析,-6-,考点一,考点二,实验,【例2】 一个物体受到三个共点的恒力作用,三个恒力的大小分别是2 N、4 N、7 N。能够正确描述物体可能的运动情况的图象是( ),答案,解析,-7-,考点一,考点二,实验,易错警示根据任意两个力的合力与第三个力大小是否能相等,判断物体能否保持平衡状态,再由牛顿第二定律分析其运动情况,从而得到运动
3、图象。,-8-,考点一,考点二,实验,命题点二 牛顿第二定律瞬时性 【例3】 (多选)如图所示,质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住,当小球静止时,橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是( ) A.在AC被突然剪断的瞬间,BC对小球的拉力不变 B.在AC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin C.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为 D.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin ,答案,解析,-9-,考点一,考点二,实验,【例4】 (多选)如图,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O。整个
4、系统处于静止状态。现将细线剪断,将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长量分别记为l1和l2,重力加速度大小为g。在剪断的瞬间 ( ) A.a1=3g B.a1=0 C.l1=2l2 D.l1=l2,答案,解析,-10-,考点一,考点二,实验,方法技巧加速度与合外力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种模型:,-11-,考点一,考点二,实验,命题点三 变加速直线运动 【例5】 如图所示,在多数情况下,跳伞运动员跳伞后最初一段时间内降落伞不张开。经过一段时间后,降落伞张开,运动员做减速运动。假若降落伞受到阻力与速度大小成正比,即Ff=kv,
5、降落伞张开前所受的阻力忽略不计。已知跳伞运动员和降落伞总质量为m。则下列说法中正确的是 ( ) A.降落伞张开以后,运动员运动过程中加速度一直在增大 B.降落伞刚张开时,运动员处于超重状态 C.若运动员质量m增加一倍,则最后匀速运动时重力做功的功率也增加一倍 D.运动员运动过程中机械能始终减小,答案,解析,-12-,考点一,考点二,实验,易错警示根据题意可知降落伞打开后开始做减速运动,所以空气阻力大于重力,随着速度的减小,合力也在减小,所以人做加速度减小的减速运动,当加速度等于零时,降落伞开始匀速运动。,-13-,考点一,考点二,实验,【例6】 甲、乙两球质量分别为m1、m2,从同一地点(足够
6、高)处同时由静止释放。两球下落过程所受空气阻力大小Ff仅与球的速率v成正比,与球的质量无关,即Ff=kv(k为正的常量)。两球的v-t图象如图所示。落地前,经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。则下列判断正确的是( ) A.释放瞬间甲球加速度较大 B.甲球质量大于乙球 C.t0时间内两球下落的高度相等 D.甲球先做加速度增加的加速运动,后做匀速运动,答案,解析,-14-,考点一,考点二,实验,方法技巧加速度与物体所受的合力有关,与速度无关。,-15-,考点一,考点二,实验,力学单位制 核心知识整合 1.单位制:基本单位和导出单位的总和叫做单位制。 2.国际单位制:1960年第11
7、届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制,其法文简称为SI。 以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位。,-16-,考点一,考点二,实验,3.导出单位:除了基本单位外,用基本单位推导出来的单位都是导出单位。 4.在物理计算中,一般采用国际单位制,计算过程中不必一一写出各量的单位,只要在计算结果中写出对应单位即可。 5.物理公式既反映了各物理量间的数值关系,同时也确定了各物理量的单位关系,因此在解题时,可用单位制来判断计算结果是否正确。,-17-,考点一,考点二,实验,关键能力提升 命题点一 国际单位制 【例7】 现有以下一些物理量和单
8、位,按下面的要求选择填空。(填写字母的代号) A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克 (1)属于物理量的是 。 (2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有 。 (3)在国际单位制中的基本单位是 ,属于导出单位的是 。,答案:(1)A、D、E、H、I (2)E、H、I (3)F、J B、C,-18-,考点一,考点二,实验,解析:(1)题中所有各项中,属于物理量的是:密度、加速度、质量、长度、时间,故此空填“A、D、E、H、I”。 (2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有质量、长度、时间。故此空填“E、H、I”。 (3)此题中给定
9、的选项内是国际单位制的基本单位的有:“千克、秒”;属于导出单位的是:“米/秒、牛顿”。故第一个空填“F、J”,第二个空填“B、C”。,易错警示只有理解题意,明确物理量和单位的基本特征,才能作出正确判断。同时,必须把物理量与物理量的单位严格区分开来,不能混淆。,-19-,考点一,考点二,实验,【例8】 (多选)下列有关力学单位制的说法中,正确的是( ) A.在力学的分析计算中,只能采用国际单位,不能采用其他单位 B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有:长度、时间、质量 C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有:千克、米、秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示,答案,解析,-20-,
10、考点一,考点二,实验,命题点二 导出单位制的推导 【例9】 在国际单位制(SI)中,力学的基本单位有:m(米)、kg(千克)和s(秒)。胡克定律F=kx中k的单位用上述基本单位可表示为( ) A.kgm/s2 B.kgm/s C.kg/s2 D.kg/s,C,易错提醒知道物理量的关系对应着物理量单位的关系,本题关键得出劲度系数k的表达式,从而得出其单位。,-21-,考点一,考点二,实验,探究加速度与力、质量的关系 核心知识整合 1.实验装置图 2.实验目的 (1)通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系。 (2)学会用控制变量法研究物理规律。 (3)学会灵活运用图象法处理物理问题
11、的方法(化曲为直)。,-22-,考点一,考点二,实验,3.实验原理 在探究加速度a与合力F及质量m的定量关系时,用到的基本方法是控制变量法。 (1)保持m一定时,改变物体受力F测出加速度a,用图象法研究a与F的关系; (2)保持F一定时,改变物体质量m测出加速度a,用图象法研究a与m的关系。 4.实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、夹子、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、复写纸、导线两根、纸带、天平、刻度尺等。,-23-,考点一,考点二,实验,5.实验步骤 (1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m,把数据记录在表格中。 (2)按实验装置图把实验器材安装好,使长木板有
12、滑轮的一端伸出桌面。 (3)在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木,通过前后移动,来平衡小车的摩擦力。 (4)把细线系在小车上并跨过定滑轮,此时要调节定滑轮的高度使细线与木板平行。 (5)将小车放于靠近打点计时器处,在小盘里放入适量的砝码,接通电源,放开小车得到一打好点的纸带(注意不要让小车撞到定滑轮)。,考点一,考点二,实验,(6)保持小车的质量不变,改变砝码的质量,按上面步骤再做多次实验。 (7)算出每条纸带加速度的值并记录在表格中。 (8)保持小盘内砝码质量不变,在小车上放砝码改变小车的质量,重复上面的实验。把各次实验中的数据填入表内。 (9)用纵坐标表示加速度a,横坐标表示合外力F,即砝
13、码和小盘的总重力mg,根据实验数据在坐标纸上描出相应的点,作出a-F图线。 (10)用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车质量的倒数,在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。,-25-,考点一,考点二,实验,6.数据处理 (1)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,按照研究匀变速直线运动实验中求加速度的方法,计算出各条纸带对应的加速度的值。 (2)以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点、连线,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比,如图甲所示。 (3)以a为纵坐标, 为横坐标,根据各组数据描点、连线,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与m成反比,如图乙所示。,-26-,考点
14、一,考点二,实验,7.注意事项 (1)平衡摩擦力时不要挂小盘,应连着纸带,且接通电源,判断小车是否做匀速直线运动可以直接观察,也可以用打点计时器打出的纸带判定(各点间距离相等)。整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的质量,还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 (2)整个实验过程要确保砝码和小盘的总质量远小于小车和砝码的总质量。,-27-,考点一,考点二,实验,8.误差分析 (1)因实验原理不完善引起误差:本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车受到的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。 (2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带
15、和细绳不严格与木板平行都会引起误差。,-28-,考点一,考点二,实验,关键能力提升 命题点一 实验原理和操作 【例10】 (1)我们已经知道,物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关,要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是 。,-29-,考点一,考点二,实验,(2)某同学的实验方案如图所示,她想用沙桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减小这种做法带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施: a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是 。 b.使沙桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于 。,-30-,考点一,考点二,实验,答案:(1)控制变量法 (2)平衡摩擦力 沙桶
16、的重力 (3)B 解析:(1)要研究三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法。(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是平衡摩擦力。想用沙桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减小这种做法带来的实验误差,应使沙桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于沙桶的重力。(3)利用实验中打出的纸带求加速度时,需要根据 利用逐差法计算,方案B比较合理。,-31-,考点一,考点二,实验,命题点二 实验数据处理与误差分析 【例11】 某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。把打点计时器固定在长木板上,让纸带穿过打点计时器连在小车的左端。将数字测力计固定在小车上,小车放在长木板上。在数字测力计的右侧拴有一细线,细线跨过固定在木板边缘的定滑轮与一重物相连,在重物的牵引下,小车在木板上加速运动,数字测力计可以直接显示细线拉力的大小。,-32-,考点一,考点二,实验,(1)采用数字测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比,下列说法正确的是 (填选项前的
