高中物理 4.4 牛顿第二定律 5课件 粤教版必修1.ppt

1 关于牛顿第二定律 下列说法中错误的是 a 加速度和力的关系是瞬时对应关系 即a与f同时产生 同时变化 同时消失b 物体只有受到力的作用时 才有加速度 同时也就有了速度c 任何情况下 加速度的方向总与合外力方向相同 但与速度v不一定同向d 当物体受到几个力的作用时 可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的加速度的矢量和 解析 选b 本题考查对牛顿第二定律的理解 对加速度与合外力关系要明确 四性 即瞬时性 矢量性 同时性 同体性 加速度由合外力产生 与合外力具有瞬时对应关系 其方向与合外力方向相同 没有先后主次之分 且f m a三个量必须对应同一物体或同一个系统 与速度则无必然关系 故a c d正确 物体具有加速度时 不是同时就由静止获得速度 速度的产生需要时间间隔 故b错误 2 2010 惠州高一检测 物体静止在光滑的水平桌面上 从某一时刻起用水平恒力f推物体 则在该力刚开始作用的瞬间 a 立即产生加速度 但速度仍然为零b 立即同时产生加速度和速度c 速度和加速度均为零d 立即产生速度 但加速度仍然为零 解析 选a 加速度与作用力f具有瞬时对应关系 力f作用瞬时 立即产生加速度 但速度的产生需要一定时间 故f作用瞬间物体的速度为零 a正确 3 双选 一个物体在几个力的作用下做匀速直线运动 当与速度方向相同的一个力逐渐减小为零时 关于物体的运动情况 下列说法正确的是 a 物体的加速度逐渐增大直至最大b 物体的速度先增大后减小c 物体的加速度逐渐减小直至为零d 物体的速度先减小后增大 解析 选a d 由于物体做匀速直线运动 故几个力的合力为零 当方向与速度方向相同的一个力逐渐减小时 其余力的合力逐渐增大直到最大 且与速度方向相反 由牛顿第二定律知加速度逐渐增大直到最大 由于加速度方向与速度方向相反 故速度逐渐减小至零后又逐渐增大 故a d正确 b c错误 4 质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落 在某时刻受到的空气阻力为f 加速度为a g 则f的大小是 a f mgb f mgc f mgd f mg 解析 选b 由牛顿第二定律a g可得空气阻力大小f mg b选项正确 5 如图4 4 1所示 水平恒力f 20n 把质量m 0 6kg的木块压在竖直墙上 木块离地面的高度h 6m 木块从静止开始向下做匀加速运动 经过2s到达地面 取g 10m s2 求 1 木块下滑的加速度a的大小 2 木块与墙壁之间的动摩擦因数 解析 1 由h at2得a m s2 3m s2 2 木块受力分析如图所示 根据牛顿第二定律有mg f ma n f又f n 解得 答案 1 3m s2 2 0 21 典例1 2010 泉州高一检测 力f1作用在物体上产生的加速度a1 3m s2 力f2作用在该物体上产生的加速度a2 4m s2 则f1和f2同时作用在该物体上 产生的加速度的大小不可能为a 7m s2b 5m s2c 1m s2d 8m s2 思路点拨 求解本题应注意以下三点 标准解答 选d 加速度a1 a2的方向不确定 故合加速度a的范围为 a1 a2 a a1 a2 即1m s2 a 7m s2 故d项符合题意 变式训练 双选 对牛顿第二定律的理解错误的是 a 由f ma可知 f与a成正比 m与a成反比b 牛顿第二定律表明 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 解析 选a b 虽然f ma表示牛顿第二定律 但f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a b错误 c d正确 故选a b 典例2 2010 厦门高一检测 质量为2kg的物体置于水平面上 用10n的水平拉力使它从静止开始运动 第3s末物体的速度达到6m s 此时撤去外力 求 1 物体在运动过程中受到地面的摩擦力 2 撤去拉力后物体能继续滑行的距离 思路点拨 对物体进行受力和运动情况分析 应用牛顿第二定律和匀变速运动公式求解 自主解答 1 由v at得 a m s2 2m s2 由牛顿第二定律 f f ma得f f ma 10 2 2 n 6n 2 撤去拉力后 加速度a0 m s2 3m s2 由v2t v20 2a0s得s 答案 1 6n 2 6m 互动探究 1 撤去拉力后物体经多长时间变为静止 2 物体在整个运动过程中的平均速度多大 解析 1 由vt v0 a0t0得撤去拉力后物体运动的时间 t0 2s 2 物体整个过程的位移s总 故全程的平均速度答案 1 2s 2 3m s 典例3 图4 4 2中小球m处于静止状态 弹簧与竖直方向的夹角为 烧断bo绳的瞬间 试求小球m的加速度的大小和方向 思路点拨 求解该题可按如下思路分析 标准解答 烧断bo绳前 小球受力平衡 由此求得bo绳的拉力f mgtan 烧断瞬间 bo绳的拉力消失 而弹簧还是保持原来的长度 弹力与烧断前相同 此时 小球受到的作用力是弹力和重力 如图所示 其合力方向水平向右 与烧断前bo绳的拉力相等 方向相反 即f合 mgtan 由牛顿第二定律得加速度a gtan 方向水平向右 答案 gtan 方向水平向右 互动探究 若例题中的弹簧为轻绳 则bo绳烧断瞬间小球m的加速度的大小和方向又怎样 解析 bo绳烧断前oa绳的拉力t mg cos 烧断后oa绳的拉力发生突变 变为t mgcos 此时小球的合力f合 mgsin 故瞬时加速度a gsin 方向垂直oa绳向下 答案 gsin 方向垂直oa绳向下 典例4 如图所示 自动扶梯与水平面夹角为 上面站着质量为m的人 当自动扶梯以加速度a加速向上运动时 求扶梯对人的弹力n和扶梯对人的摩擦力f的大小 思路点拨 将人的受力或加速度进行正交分解 再利用牛顿第二定律进行求解 标准解答 解法一 建立如图所示的直角坐标系 人的加速度方向沿x轴正方向 由题意可得x轴方向 fcos nsin mgsin may轴方向 ncos fsin mgcos 0解得n mg masin f macos 解法二 建立如图所示的直角坐标系 水平向右为x轴正方向 竖直向上为y轴正方向 由于人的加速度方向是沿扶梯向上的 这样建立直角坐标系后 在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量 其中x轴方向的加速度分量ax acos y轴方向的加速度分量ay asin 根据牛顿第二定律有x轴方向 f max y轴方向 n mg may解得 n mg masin f macos 答案 mg masin macos 1 2010 莆田高一检测 关于运动和力的关系 对于质量一定的物体 下列说法中正确的是 a 物体运动的速度越大 它所受的合外力一定越大b 物体某时刻的速度为零 它此时所受的合外力一定为零c 物体所受的合外力越大 它的速度变化一定越大d 物体所受的合外力越大 它的速度变化一定越快 解析 选d 物体的速度大小 速度变化大小与其受力大小均无直接关系 a c错 物体某时刻的速度为零 合外力不一定为零 如上抛的物体运动到最高点时速度为零 合外力不为零 b错 物体的合外力越大 产生的加速度越大 物体的速度变化就越快 d对 2 双选 2010 衡水高一检测 如图4 4 3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 mc 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 b对 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对 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 3 2008 广东高考 用轻绳系一质量为m的砝码并向上提起 当绳中张力为t mg时 砝码匀速上升 若绳中张力变为2t 则砝码匀加速上升 其加速度a的大小为 a a gb a gc g a 2gd a 2g 解析 选b 由牛顿第二定律可知 加速度a 故选b 4 2009 全国高考 两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在0 0 4s时间内的v t图象如图4 4 4所示 若仅在两物体之间存在相互作用 则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为 a 和0 30sb 3和0 30sc 和0 28sd 3和0 28s 解析 选b 本题考查图象问题 根据速度 时间图象的特点可知甲做匀加速运动 乙做匀减速运动 根据a 得3a甲 a乙 根据牛顿第二定律有得 3 由a乙 10m s2 得t1 0 3s b正确 5 2010 银川高一检测 一轻弹簧上端固定 下端挂一重物 平衡时弹簧伸长了4cm 再向下拉1cm 然后放手 则刚释放的瞬间 重物的加速度为 g取10m s2 a 2 5m s2b 7 5m s2c 10m s2d 12 5m s2 解析 选a 设弹簧的劲度系数为k 重物的质量为m 由题意知重物的重力mg 0 04k 放手时弹簧对重物的拉力f 0 05k 即f mg 所以放手瞬间重物的加速度a 2 5m s2 a正确 1 双选 2010 梅州高一检测 4分 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m 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a 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m 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 解析 选c d 物体所受的合外力由其他物体施加 与物体自身的质量及加速度无关 a错 物体的质量由物体自身决定 与它所受合外力及其加速度无关 但其大小可以据其所受合外力及加速度求出 b错 d对 物体的加速度大小与它所受合外力及其质量有关 与物体所受合外力成正比 与它的质量成反比 c对 2 2009 广东高考 4分 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为f时 物体的加速度为a1 若保持力的方向不变 大小变为2f时 物体的加速度为a2 则 a a1 a2b a12a1 解析 选d 当为f时有a1 当为2f时有a2 可知a2 2a1 d对 3 4分 某物体做直线运动的v t图象如图1所示 据此判断选项图 f表示物体所受合力 x表示物体的位移 中正确的是 解析 选b 由v t图象可知 物体在前2s做匀加速直线运动 合力f为恒力且沿正方向 位移表达式x at2 由此得出x t图象为抛物线 c d错 据v t图象知2s 6s 物体的加速度未变 合力f不变且为负方向 故a错 b对 4 4分 质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落 在某时刻受到的空气阻力为f 加速度为a g 则f的大小是 a f mgb f mgc f mgd f mg 解析 选b 由牛顿第二定律a 可得 空气阻力大小f mg b选项正确 5 10分 如图2所示 一木块沿倾角为 的光滑斜面自由下滑 则木块的加速度为多大 解析 设物体的质量为m 如图所示 木块受到重力和支持力的作用 由于木块沿斜面下滑 所以加速度的方向沿斜面向下 即重力和支持力的合力的方向沿斜面向下 由牛顿第二定律得mgsin ma 则木块的加速度为a mgsin m gsin 答案 gsin 思维拓展 6 2010 济南高一检测 4分 如图3所示 弹簧测力计外壳质量为m0 弹簧及挂钩的质量忽略不计 挂钩吊着一质量为m的重物 现用一方向竖直向上的外力f拉着弹簧测力计 使其向上做匀加速运动 则弹簧测力计的示数为 a mgb c d 解析 选d 将弹簧测力计及重物视为一个整体 设它们共同向上的加速度为a 由牛顿第二定律得f m0 m g m0 m a 弹簧测力计的示数等于它对重物的拉力 设此力为t 则对重物由牛顿第二定律得t mg ma 联立 解得t d项正确 7 10分 如图4所示 沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中 小球的悬线偏离竖直方向37 球和车厢相对静止 球的质量为1kg g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 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 解析 1 小球和车厢相对静止 所以小球与车厢的运动情况相同 则小球的加速度与车厢的加速度相同 对小球受力分析如图所示 由于车厢的加速度沿水平方向向右 即小球的加速度沿水平方向向右 所以小球所受的合力沿水平方向向右 则有 f合 mgtan37 a gtan37 g 7 5m s2 2 由图可得悬线对小球的拉力为t 答案 1 7 5m s2 车厢向右做匀加速运动 2 12 5n 8 新题快递 10分 科研人员乘坐热气球进行科学考察 气球及座舱 压舱物 科研人员的总质量为1000kg 开始时气球可以停在空中不动 某时刻起由于漏气气球开始下落 科研人员发现后及时把气球漏洞堵上 堵上时气球下落的速度为1m s 且匀加速下落 2s内下落了4m 此时科研人员快速向外扔压舱物 此后气球匀速向下运动 若空气阻力和泄漏气体质量不计 g 10m s2 求抛掉的压舱物的质量 解析 设漏气后气体受到的浮力为f 气球原总质量为m 抛掉压舱物质量为m由牛顿第二定律得mg f ma 且h v0t at2 抛掉压舱物后 由题意得f m m g 联立 解得m 100kg答案 100kg 1 一质量为m的人站在电梯中 电梯加速上升 加速度大小为g 则人对电梯底部的压力为 a mgb 2mgc mgd mg 解析 选d 人的受力如图所示 由牛顿第二定律得f mg ma mg 所以f mg 故由牛顿第三定律知 人对电梯底部的压力为mg d正确 2 双选 如图所示 在水平面上运动的小车上用细线拴着一个小球 细线与竖直方向的夹角为 由此可知 a 小车可能在加速b 小车不可能在减速c 小车的加速度大小为gcos d 小车的加速度大小为gtan 解析 选a d 小球受力如图所示 由题意知小球的合力水平向左 大小f合 mgtan 由牛顿第二定律得小球的加速度大小a gtan 故c错 d对 小球与小车相对静止 它们可能向左加速 也可能向右减速运动 a对 b错 3 2010 汕尾高一检测 如图 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 则木块的加速度为 a f mb fcos mc fcos mg md fcos mg fsin m 解析 选d 取m为研究对象 其受力情况如图所示 在竖直方向合力为零 则fsin n mg在水平方向由牛顿第二定律得fcos n ma由以上两式可得a d正确 4 2010 衡水高一检测 如图所示 木块a质量为1kg 木块b的质量为2kg