42牛顿第二定律.doc

4.2牛顿第二定律【知识梳理】牛顿第二定律：物体的加速度与物体所受的外力成正比，与物体的质量成反比。 牛顿第二定律说明了外力是物体改变运动状态的原因，而质量阻碍物体运动状态的变化；它建立了力与运动的关系，根据牛顿第二定律，可以从力去研究运动规律，也可以从运动去研究力；加速度的方向与力的方向始终相同。2 力的独立作用原理：物体受到的每一个力均可以产生一个加速度，而物体的合加速度为第个加速度的矢量之和。3控制变量法：在研究物体的加速度与力与质量的关系的过程中，应用了控制变量的方法，这是研究一个量与几个量关系常用的方法。【例题推荐】例1在研究加速度与质量的关系时，为什么要用为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a图象，而不是描绘am图象？ “化曲为直”，是实验研究中经常采用的一种有效方法。例2如图4.2-1(a)，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间（s-t）图象和速率-时间（v-t）图象。整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h。（取重力加速度g=9.8m/s2，结果保留一位有效数字）。（1）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如图4.2-1（b）图所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响 。（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变 ，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。 (a) (b) (c) 图4.2-1（3）将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A，给滑块A一沿滑板向上的初速度，A的s-t图线如图4.2-1（c）图。图线不对称是由于 造成的，通过图线可求得滑板的倾角 （用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数 。例3在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时，物体的（ ）A. 加速度越来越大，速度越来越大 B. 加速度越来越小，速度越来越小C. 加速度越来越大，速度越来越小 D. 加速度越来越小，速度越来越大要注意正确理解力、加速度和速度之间的关系。一般情况下加速度与合力间（填“有”或“无）直接关系，速度的大小与合力的大小（填“有”或“无）直接关系。速度是增加还是减小要看 。例4有一个恒力能使质量为m1的物体获得3m/s2的加速度，如将其作用在质量为m2的物体上能产生1.5m/s2的加速度。若将m1和m2合为一体，该力能使它们产生多大的加速度？0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 v/ms-1注意物理量 F、m、a的同一性，即这三个物理量都是对同一个研究对象而言的。例5如图4.2-2所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，自由伸长到B点。今用一小物体m把弹簧压缩到A点（m与弹簧不连接），然后释放，小物体能经B点运动到C点而静止。小物体m与水平面间的动摩擦因数恒定，则下列说法中正确的是（ ）OABC图4.2-2A. 物体从A到B速度越来越大 B. 物体从A到B速度先增加后减小C. 物体从A到B加速度越来越小 D. 物体从A到B加速度先减小后增加分析物体运动过程时，要将复杂过程划分为几个简单的过程，找到运动的转折点是关键。整个运动过程中物体受到的力有请分析各阶段，物体受到的各力的大小、方向关系及合力的大小、方向，从而得出加速度与速度之间的变化情况：例6一木块在倾角为37的斜面上（g=10m/s2）。（1）若斜面光滑，求木块下滑时加速度大小；（2）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数为0.2，则当木块以某一初速度下滑时，求其加速度的大小；（3）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数为0.2，则当木块以某一初速度上滑时，求其加速度的大小；（4）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数为0.2，木块质量为3Kg，木块受到沿斜面向上的大小为25.8N的推力作用，则木块由静止开始运动的加速度大小为多少？（5）其它条件同第（4）问，若木块受到沿斜面向上的大小为4.2N的推力作用，则木块由静止开始运动的加速度大小为多少？【同步训练】1下列关于牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是 ( )A.由F=ma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B.由可知，物体的质量与所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比C.由可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比D.由可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合外力而求出2在牛顿第二定律的数学表达式F=ma中，有关比例系数k的说法中，正确的是( )A.k的数值由F、m、a的数值决定 B.k的数值由F、m、a的单位决定C.在国际单位制中，k=1 D.在任何情况下，k都等于13静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是 ( ) A.物体静止，但立即获得加速度和速度 B.物体立即获得加速度，但速度仍为零 C.物体立即获得速度，但加速度仍为零 D.物体的速度和加速度均为零4一物体在几个力的作用下处于平衡状态，若使其中一个向东的力逐渐减小，直至为零，则在此过程 中物体的加速度 ( ) A.方向一定向东，且逐渐增大 B.方向一定向西，且逐渐增大 C.方向一定向西，且逐渐减小 D.方向一定向东，且逐渐减小5在平直公路上行驶的汽车底板上有一木箱，关于木箱所受摩擦力的情况，正确的是( )A.当木箱随汽车随汽车一起匀加速前进时，木箱受到向后方的摩擦力B.当木箱随汽车一起匀速前进时，木箱不受摩擦力C.当木箱随汽车一起加速前进，汽车的加速度逐渐减小时，木箱所受摩擦力仍向前，但大小逐渐减小D.当木箱随汽车一起减速前进时，木箱受到指向后的摩擦力6力F1单独作用于某物体时产生的加速度为3m/s2，力F2单独作用于该物体时产生的加速度为4m/s2，则这2个力同时作用于此物体时产生加速度可能是： （ ） A1m/s B5m/s C4m/s D8m/s7在光滑水平面上某物体在恒力F作用下作匀加速直线运动，当速度达到v0后，将作用力F逐渐减小至零，则物体的运动速度将： （ ） A由v0逐渐减小到零 B由v0逐渐增大到最大值 C由v0先减小再增大到最大值 D由v0增大到最大值再减小至零8从加速竖直向上的气球上落下一个物体，在物体刚离开气球瞬间，则正确的是：（ ） A物体立即向下做自由落体运动 B物体具有竖直向上的加速度 C物体的速度为零，但具有竖直向下的加速度 D物体具有竖直向上的速度和竖直向下的加速度9质量为5kg的物体放置在粗糙的水平桌面上，与桌面间的动摩擦因数为0.2，试求：(1)如果给它一个初速度，则它沿桌面滑行的加速度大小与方向；(2)如果从静止开始，受到一个大小为20N，方向水平的恒力作用下的加速度；(3)如果从静止开始，受到一个大小为20N，与水平方向成30角斜向上的恒力作用下运动的加速度。图4.2-310汽车在两站间行驶的v - t图象如图所示，车所受阻力恒定，在BC段，汽车关闭了发动机。汽车质量为4000Kg，请由图4.2-3求： (1)汽车在BC段的