2012高一物理配套课件：4.4牛顿第二定律(粤教版必修1).ppt

,牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律，还应从以下几个方面深刻理解.,（1）力与加速度为因果关系，力是因，加速度是果，力与加速度无先后关系. （2）关系式 可以计算物体的质量，但物体的质量与 合外力及加速度无关.,【典例1】（2010上海高考）将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体 A.刚抛出时的速度最大 B.在最高点的加速度为零 C.上升时间大于下落时间 D.上升时的加速度等于下落时的加速度 【解题指导】物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，但是受空气阻力的方向总与物体的速度方向相反.,【标准解答】选A.由牛顿第二定律得：a上=g+ ， a下=g- ，所以上升时的加速度大于下落时的加速度，D 错误；根据 ，上升时间小于下落时间，C错误；在最 高点的加速度向下不为零，B错误；由 vt2=2ah可知，物体 刚抛出时的速度最大，A正确.,【规律方法】力与加速度、速度的关系的分析方法 （1）几个关系 加速度与力的关系是：加速度与力成正比. 加速度与速度的关系是：加速度与速度同向时物体速度增加、反向时速度减小，当加速度增大时物体的速度变化快、减小时速度变化慢. 合外力与速度没有直接关系.,（2）分析力与运动的定性关系类问题的步骤. 明确物体的受力情况以及力的变化情况. 根据牛顿第二定律确定物体的加速度及其变化情况. 根据加速度与速度的关系分析物体速度的变化情况.,【变式训练】（双选）（2011 厦门高一检测）雨滴在下降过程中，由于水汽的凝聚，雨滴质量将逐渐增大，同时由于速度逐渐增大，空气阻力也将越来越大，最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降，在此过程中（ ） A雨滴所受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大 B由于雨滴质量逐渐增大，下落的加速度逐渐减小 C由于空气阻力增大，雨滴下落的加速度逐渐减小 D雨滴所受到的重力逐渐增大，但重力产生的加速度不变,【解析】选C、D.雨滴在下落过程中，质量逐渐增大，雨滴 所受的重力逐渐增大，但重力产生的加速度始终为g，故A 错误，D正确；由mgfma得：ag ，可见雨滴下落 的加速度逐渐减小的原因不是m增大，而是f增大，故B错 误，C正确,应用牛顿第二定律解题的方法一般有两种：矢量合成法和正交分解法.,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力,再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物体所受合力的方向.反之,若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力.,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. 应用牛顿第二定律求加速度,在实际应用中常将受力分解, 且将加速度所在的方向选为x轴或y轴,有时也可分解加速度, 即 .,应用牛顿第二定律解决动力学问题时，要注意分析物体的受力情况和运动情况，而加速度是联系受力情况和运动情况的桥梁.,【典例2】（2011 廊坊高一检测）质量为1 kg的物体静止在光滑水平面上，某时刻开始，用一水平向右的大小为 2 N的力F1拉物体，则 （1）物体产生的加速度是多大？2 s后物体的速度是多少？ （2）若在2 s末给物体加上一个大小也是2 N水平向左的拉力F2,则物体的加速度是多少？4 s末物体的速度是多少？ 【解题指导】注意对物体进行受力和运动情况分析,运用牛顿第二定律和运动学公式求解.,【标准解答】（1）对物体受力分析如图所示，可知物体所 受的合外力 F1=2 N，由牛顿第二定律得： .,从某时刻开始物体做初速度为0，加速度为2 m/s2的匀加速直线运动，则2 s末物体的速度： v2=at=22 m/s=4 m/s （2）2 s末加上F2后，物体所受的合外力为0，则由牛顿第二定律得：a=0 从2 s末开始物体做匀速直线运动，4 s末的速度等于2 s末的速度：v4=4 m/s 答案：（1）2 m/s2 4 m/s （2）0 4 m/s,【规律方法】应用牛顿第二定律解题的一般步骤 （1）确定研究对象. （2）进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程. （3）求出合力或加速度. （4）根据牛顿第二定律列方程求解.,【互动探究】物体在4 s内发生的位移多大？4 s内的平均 速度多大 【解析】物体前2 s发生的位移： s1= at2= 222 m=4 m 物体后2 s发生的位移： s2=v2t=42 m=8 m 物体在4 s内发生的位移： s=s1+s2=4 m+8 m=12 m,4 s内的平均速度: 答案：12 m 3 m/s,【变式备选】如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成角的拉力作用下沿水平地面做加速运动.若木块与地面间的动摩擦因数为,求小木块的加速度.,【解析】取M为研究对象，其受力情 况如图所示.在竖直方向上合力为零， 则：Fsin+FN=Mg 在水平方向由牛顿第二定律得： Fcos-FN=Ma 由以上两式可得 答案：,物体在某时刻的瞬时加速度由合力决定，当物体受力发生变化时，其加速度同时发生变化.这类问题常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条等模型.全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题. 它们的共同点是：质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关.,分析物体在某时刻的瞬时加速度，关键是分析这一时刻的受力情况，明确哪些力不变，哪些力发生突变，再用牛顿第二定律求出瞬时加速度.,【典例3】（2010全国高考）如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有,Aa1=0，a2=g Ba1=g，a2=g Ca1=0，a2= Da1=g，a2= 【解题指导】分析木板被抽出瞬间的受力情况时注意 哪些力发生了突变，哪些力保持不变.,【标准解答】选C.在抽出木板的瞬时，弹簧对木块1的支持 力和对木块2的压力并未改变.木块1受重力和支持力， mg=F,a1=0，木块2受重力和压力，根据牛顿第二定律 ,故C正确.,【规律方法】瞬时加速度的求解方法 求解瞬时加速度应注意以下两个方面： （1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后的受力情况及变化. （2）明确轻杆、轻绳、轻弹簧、橡皮条等力学模型的特点：轻杆、轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故其弹力可以瞬时突变；轻弹簧、橡皮条在两端都连有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力大小与方向均不能突变.,【变式训练】如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止,当突然剪断细绳时,上面小球A与下面小球B的加速度a1、a2分别为（ ） A.a1=g a2=g B.a1=g a2=0 C.a1=2g a2=0 D.a1=0 a2=g,【解析】选C.分别以A、B为研究对象,作剪断前和剪断时的受力分析.剪断前A、B静止,A球受三个力:竖直向上的绳子的拉力F1,竖直向下的重力mg和弹簧的弹力F2.B球受两个力,竖直向下的重力mg和竖直向上的弹簧拉力F（大小等于F2）. 对A球:F1-mg-F2=0 对B球:F-mg=0 由解得:F1=2mg F2=mg 剪断时,绳子拉力瞬间消失,但由于弹簧的形变不可能瞬间恢复,所以A球受两个力:竖直向下的重力mg、弹簧的弹力F2.同理B球受竖直向下的重力mg和竖直向上的弹簧的弹力F.,对A球:mg+F2=ma1 对B球:F-mg=ma2 由解得:a1=2g（方向竖直向下） 由解得:a2=0,故C选项正确.,牛顿第二定律与图象信息题 1.图象对物理过程或物理规律的反映可以是定性的，也可以是定量的.如果图象中标出了坐标轴的单位和刻度，则可以通过图象得到解题所需的已知量，获取的方法一般有两个，一个是找图线上点所对应的坐标值，二是分析研究图线在两个坐标轴上的截距. 2.对于已知图象求解相关物理量的问题，往往都是结合物理过程从分析图线的纵、横轴所对应的物理量的函数关系入手，分析图线的斜率、截距的物理意义得出所求结果.,【典例】（2011 淮北高一检测）放在水平面上的物块，受水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示，6 s前后的路面不同，重力加速度g=10 m/s2,则以下判断正确的是,A.物块质量为2 kg，动摩擦因数为0.2 B.物块质量为2 kg，动摩擦因数为0.4 C.物块质量为1 kg，动摩擦因数为0.5 D.物块质量为1 kg，动摩擦因数前后不一样，6 s前为0.4,6 s后为0.5,【解题指导】审题时应注重关注以下两点： （1）根据03 s内的v-t图象可知速度不变，说明物块做匀速直线运动，对照F-t图象可求6 s前的滑动摩擦力. （2）根据36 s和69 s内的v-t图象可知物块做匀变速直线运动，由此求得加速度，再对照F-t图象利用牛顿第二定律求解.,【标准解答】选D.根据03 s内的v-t、F-t图象可知，物块在该时间内做匀速直线运动，水平推力等于摩擦力，即滑动摩擦力mg=4 N；根据36 s内的v-t图象可得加速度的大小为2 m/s2,由牛顿第二定律得： mg-2=m2，解得：=0.4，m=1 kg； 由6 s后的v-t图象可得物块的加速度大小为1 m/s2,由牛顿第二定律得:6-mg=m1,解得：=0.5，故D正确.,研究对象选择不正确导致错误 如图所示,质量为M,倾角为的楔形 物体A放在水平地面上.质量为m的B物 体从楔形物的光滑斜面上由静止释放, 在B物体加速下滑过程中,A物体保持 静止.地面受到的压力多大?,【正确解答】分别以A、B物体为研究对象.A、B物体受力分别如图（a）、（b）所示.由牛顿第二定律得：,对A物体： y方向：FN-Mg-FN1cos=0 对B物体： y方向：FN1-mgcos=0 FN1=FN1 由式解得FN=Mg+mgcos2 根据牛顿第三定律知地面受到的压力为Mg+mgcos2. 正确答案：Mg+mgcos2,【易错分析】,1.关于牛顿第二定律，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，其加速度一定就小 C.由F=ma可知，物体所受的合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的合力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合力方向一致,【解析】选D.加速度是由合力与质量共同决定的，故加速度大的物体，所受的合力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，A、B错误；物体所受的合力与物体的质量无关，C错误；由牛顿第二定律可知，D正确.,2.（2011哈尔滨高一检测）牛顿第二定律可表达为F=kma，关于比例系数k的取值，以下认识正确的是（ ） A.任何情况都取1 B.在国际单位制中才等于1 C.力F的单位取N时等于1 D.加速度单位用1 m/s2时等于1 【解析】选B.牛顿第二定律可表达为F=kma，当力、质量、加速度的单位都采用国际单位制中的单位时，比例系数k的值取1，故A、C、D错误，B正确.,3.如图所示，长木板A的右端与桌边相齐，木板与桌面间的动摩擦因数为，今用一水平恒力F将A推出桌边，在长木板开始翻转之前，木板的加速度大小将会（ ） A.逐渐减小 B.逐渐增大 C.不变 D.先减小后增大,【解析】选C.长木板A在翻转之前，对桌面的压力始终等于其重力mg，由牛顿第二定律：F-mg=ma知，长木板翻转之前，加速度是不变的，C正确.,4.（双选）A、B、C三球大小相同，A为实心木球，B为实心铁球，C是质量与A一样的空心铁球，三球同时从同一高度由静止落下，若受到的阻力相同，则（ ） A.B球下落的加速度最大 B.C球下落的加速度最大 C.A球下落的加速度最大 D.B球落地时间最短，A、C球同时落地,【解析】选A、D.由牛顿第二定律得：mg-f=ma，解得a=g- ，由于B球质量最大，其加速度最大，A、C两球质量相 等，其加速度相等，且均小于B球的加速度，A正确，B、C 错误；由 得，三球下落相同的高度，加速度大的下 落时间短，故B球落地时间最短，A、C球同时落地，D正确.,5.某物体在水平面上沿直线运动，受到大小恒为2 N的摩擦阻力作用，当对它施加4 N的水平拉力时，物体的加速度大小为2 m/s2,当水平拉力变为10 N时，物体的加速度多大？物体的质量多大？ 【解析】对物体由牛顿第二定律得： F1-f=ma1 F2-f=ma2 联立解得： a2=8 m/s2 m=1 kg 答案：8 m/s2 1 kg,一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分，每小题至少一个选项正确） 1.（2011厦门高一检测）在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间，则（ ） A.物体同时具有加速度和速度 B.物体立即获得加速度，速度仍为零 C.物体立即获得速度，加速度仍为零 D.物体的速度和加速度均为零,【解析】选B.合外力与加速度是瞬时对应关系，所以在力作用到物体上的瞬时，物体立即获得加速度，但物体的速度还得从零开始增大，不可能立即具有速度，故B正确.,2.（2011桂林高一检测）关于牛顿第二定律F=ma，下列说法正确的是（ ） A.a的方向与F的方向相同 B.a的方向与F的方向相反 C.a的方向与F的方向无关 D.a的方向与F的方向垂直 【解析】选A.由牛顿第二定律可知加速度的方向与物体所受合外力的方向相同，A正确，B、C、D错误.,3.如图所示，重为10 N的物体以速度v在 粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面 间的动摩擦因数为0.1.现在给物体施加 水平向右的拉力F，其大小为20 N，则物体受到的摩擦力和加速度大小为（g取10 m/s2）（ ） A.1 N，20 m/s2 B.0，21 m/s2 C.1 N，21 m/s2 D.1 N，19m/s2,【解析】选C.物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力FN、水平向右的拉力F和摩擦力f作用，其滑动摩擦力为：f=FN=G=1 N，由牛顿第二定律得：F+f=ma，解得：a=21 m/s2，C正确.,4.（双选）如图所示，质量均为 m的A、B两球之间系着一根不计 质量的弹簧，放在光滑的水平面 上，A球紧靠竖直墙壁，今用水平力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将F撤去，在这瞬间（ ） A.B球的速度为零，加速度为零 B.B球的速度为零，加速度大小为F/m C.在弹簧第一次恢复原长之后A才离开墙壁 D.在A离开墙壁后，A、B两球均向右做匀速运动,【解析】选B、C.撤去F瞬间，弹簧弹力大小仍为F，故B的 加速度为 ,此时B球还没有经过加速，故B球的速度为 零，A错误，B正确.弹簧恢复原长后由于B的运动而被拉 长，它对A球产生拉力，使A球离开墙壁，C正确.A离开墙壁 后，弹簧不断伸长、收缩，对A、B仍有作用力，即A、B的 合力不为零，两球仍做变速直线运动，D错误.,5.（2011德州高一检测）假设汽车紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多，当汽车以 20 m/s 的速度行驶时突然制动，它还能继续滑行的距离约为（ ） A.40 m B.20 m C.10 m D.5 m 【解析】选B.由题意F阻=mg，汽车所受合力F=F阻=mg，对 汽车由牛顿第二定律解得汽车刹车时的加速度大小a= = g=10 m/s2.设滑行距离为s，由v2=2as得 ，故B 正确.,6.两个物体A和B，质量分别为m1和 m2，互相接触放在光滑的水平面上， 如图所示，对物体A施以水平的推力 F，则物体A对B的作用力等于（ ）,【解析】选B.将m1、m2看做一个整体，其 合力为F，由牛顿第二定律知， F=（m1+m2）a，再以m2为研究对象，受力 分析如图所示，由牛顿第二定律可得： F2=m2a，以上两式联立可得： ，故B正确.,【方法技巧】连接体问题的处理方法 几个物体间彼此有力的相互作用且相对静止，这几个物体组成的系统常称为连接体，处理这类问题常用以下方法： （1）整体法：把几个相对静止的物体作为一个整体来处理，分析整体受力，应用牛顿第二定律求解加速度或力. （2）隔离法：取整个系统中的一个或几个物体作为研究对象，应用牛顿第二定律或平衡条件，分析物体间的相互作用力或加速度. （3）整体法、隔离法联合运用，但采