2012高中物理 4.4牛顿第二定律8教案 粤教版必修1

1 三 牛顿第二定律三 牛顿第二定律 要点导学 要点导学 牛顿第一运动定律告诉我们 外力是产生加速度的原因 但没有揭示外力与加速度的数量 关系 牛顿第二运动定律就揭示了外力与加速度的大小之间的关系和它们的方向之间的关 系 本节教材主要学习以下内容 1 顿第二定律的内容和及其数学表达式 F合 ma 牛顿第二运动定律的内容是物体的加速度与合外力成正比 与质量成反比 加速度的方向 与合外力的方向相同 这里重点强调一下加速度的与合外力的关系 加速度的方向就是合外力的方向 加速度的大小与合外力的大小是瞬时对应的 2 要知道一牛顿力的物理意义 使质量为一千克的物体产生一米每两次方秒的加速度的力 就是一牛顿 公式表示就是 1 1m s2 1N 在国际单位制中 力的单位就是这样推导出 来的 3 学习牛顿第一运动定律和牛顿第二运动定律后 应该对力和运动的关系作一小结 1 物体所受的合外力产生物体的加速度 当物体受到合外力的大小和方向保持不变 合外力的方向和初速度方向沿同一直 线且方向相同 则物体做匀加速直线运动 当物体受到合外力的大小和方向保持不变 合外力的方向和初速度方向沿同一直 线且方向相反 则物体做匀减速直线运动 在物体受到的合外力是随时间变化的情况下 物体的加速度也随时间性变化 2 加速度的方向就是合外力的方向 3 加速度与合外力是瞬时对应的关系 4 在运用牛顿第二定律解题时 必须对研究对象作细致的受力分析 1 当物体受到几个力作用时 每个力各自独立使物体产生一个加速度 就好象其他 力不存在一样 力的这种性质叫做力的独立作用原理 2 每个力产生的加速度与该力成正比 与物体的质量成反比 加速度的方向与该力 的方向相同 即有a1 F1 m a2 F2 m 3 当物体受到几个力的作用时 物体的加速度等于各个力单独存在时所产生加速度 的矢量和 即 a a1 a2 a3 范例精析 范例精析 例例 1 1 关于牛顿第二定律的下列说法中 正确的是 A 物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定 与物体的速度无关 B 物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定 与速度方向无关 C 物体所受合力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的 D 一旦物体所受合力为零 则物体的加速度立即为零 其运动也就逐渐停止了 解析解析 对于某个物体 合力的大小决定加速度的大小 合力的方向决定加速度的方向 而 速度的方向与加速度方向无关 根据牛顿第二定律的瞬时性特征 合力一旦为零 则加速 度立即为零 则速度不再发生变化 以后作匀速直线运动 选项 A B 正确 拓展拓展 有同学可能错误地认为 合力为零了 速度也随之为零 产生这种错误的原因是没 有掌握加速度是描述速度变化的快慢的物理量 例例 2 2 关于速度 加速度和合外力之间的关系 下述说法正确的是 A 做匀变速直线运动的物体 它所受合外力是恒定不变的 B 做匀变速直线运动的物体 它的速度 加速度 合外力三者总是在同一方向上 C 物体受到的合外力增大时 物体的运动速度一定加快 2 D 物体所受合外力为零时 一定处于静止状态 解析解析 匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直线运动 所以做匀变速直线运动的物体的 合外力是恒定不变的 选项 A 正确 做匀变速直线运动的物体 它的加速度与合外力的方 向一定相同 但加速度与速度的方向就不一定相同了 所以 B 选项是错的 物体所的合外 力增大时 它的加速度一定增大 但速度就不一定增大了 选项 C 是错的 物体所受合外 力为零时 不一定处于静止状态 也可以处于匀速运动状态 选项 D 是错的 本题正确选 项是 A 拓展拓展 这类问题主要考查力与运动的关系 应该知道加速度的方向就是合外力的方向 速 度的方向与合外力的方向无直接的关系 速度与加速度的方向可以相同也可以相反 例例 3 3 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 解析解析 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 物体立即具有加速 度 但物体的速度还得从零开始增大 不可能立即具有速度 本题正确的选项是 B 拓展拓展 因为外力是可以突变的 所以加速度也是可以突变的 但是由于物体有惯性 所以 物体的速度不能突变 原来静止的物体受到外力作用后速度只能从零开始增大 例例 4 4 一物体在空中从静止开始下落 在 5s 内下落 75m 物体受到的阻力恒为 4N 求物体 的质量是多少 g 10m s2 解析解析 先求加速度 再以竖直向下为正方向 根据牛顿第二 2 2 2 6 2 2 1 sm t s aats 定律立式 kg 1 4 4 ag f mmafmgF合 拓展拓展 应用牛顿运动定律解题一般有两种情况 一是已知运动情况求解受力情况 二是已 知受力情况求解运动情况 加速度是联系运动情况和受力情况之间的桥梁 所以不管是哪 种情况都是先求加速度 先把桥梁建起来 例例 5 5 水平地面上放一物体 用 4N 的水平力可使物体获得 1 5m s2的水平加速度 用 5N 的水平力可使该物体获得 2m s2水平加速度 求 1 用 6N 的水平拉力可以使该物体获得 多大的水平加速度 2 此物与地面的动摩擦因数为多大 取 g 10m s2 解析解析 本题可以直接应用牛顿运动定律求解 以加速度方向为正 F合 1 F1 f 1 5m 1 F合 2 F2 f 2 0m 2 F合 3 F3 f ma 3 所以a 2 5m s2 f 1N m 2 05 0 20 1 mgf 拓展拓展 应用牛顿运动定律解题时 一定要明确选定正方向 一般说来选加速度方向为正方 向较好 在加速度方向已知的情况下更是如此 能力训练 能力训练 1 牛顿第二定律是在 的基础上总结出来的规律 采用 是研究多 因素问题的一种基本方法 牛顿第二定律研究了 和 三个量的关系 即物体的加速度跟合外力成 跟物体的质量成 2 静止在光滑水平面上的物体 受到一个水平拉力的作用 当力刚开始作用的瞬间 下列 说法正确的是 A 物体同时获得速度和加速度 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都仍为零 3 3 下列说法正确的是 A 由可知 a与成正比 a与成反比tva v t B 由可知 a与 F 成正比 a与m成反比mFa C a F 的方向总是一致的v D a F v的方向总是一致的 4 F1 F2两力分别作用于同一物体 产生的加速度大小分别为 a1 2m s2和 a2 3m s2 若两 力同时作用于该物体 其加速度可能为 A 1m s2 B 3m s2 C 5m s2 D 7m s2 5 如图 3 3 1 所示 重为 10N 的物体以 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 20N 则物体受到的摩擦力和加速度大小可能为 g 取 10m s2 A 1N 20m s2 B 0 21m s2 C 1N 21m s2 D 1N 19m s2 6 如图 3 3 2 所示 两个相同的小球用弹簧连接 球 A 上端用细线系住挂起 来 则静止后线被剪断的瞬间 A 球的加速度大小为 方向为 B 球加速度大小为 7 质量为 2kg 的物体在四个共点力作用下保持平衡 突然将其中大小为 2N 的一力沿逆时 针转过 90 而保持其大小不变 其余三个的大小和方向都保持不变 则物体运动的加速度 大小 8 如图 3 3 3 所示 自由落下的小球 从接触竖直放置的弹簧开始到弹簧 的压缩量最大的过程中 小球的速度及所受的合外力的变化情况是 A 合力变小 速度变小 B 合力变小 速度变大 C 合力先变小 后变大 速度先变大 后变小 D 合力先变大 后变小 速度先变 小 后变大 9 钢球在无限深的油槽中由静止开始下落 设油对球的阻力正比于其速率 则球的运动 状态是 A 先加速后减速最后静止 B 先加速后匀速 C 加速度减小到零时速度最大 D 加速度减小到零时速度最小 10 在光滑的水平面上作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 则物体的 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 11 质量为m的物体放在粗糙的水平面上 受到水平拉力F的作用 物体的加速度为a 当 水平拉力增加到 2F时 加速度应该 A 等于 2a B 大于 2a C 小于 2a D 无法判断 12 在牛顿第二定律公式 F kma 中 关于比例系数 k 的数值 下列说法正确的是 A 在任何情况下 k 都等于 1 B k 的数值是由质量 加速度和力的大小决定 C k 的数值是由质量 加速度和力的单位决定 A 2m s2 B 2m s2 C 4m s2 D 2 2 m s2 4 D 质量 加速度和力分别用千克 米 秒 2和牛顿做单位 k 的数值等于 1 13 从牛顿第二定律可知 无论怎么小的力都可以使物体产生加速度 但是用较小的力去 推地面上很重的物体时 物体仍静止 这是因为 A 推力比静摩擦力小 B 物体有加速度 但太小 不易被察觉 C 物体所受推力比物体的重力小 D 物体所受的合外力仍为零 14 如图 4 3 4 所示 一小车放在水平地面上 小车的底板上放一光滑的小球 小球通过两 根轻弹簧与小车两壁相连 当小车匀速运动时 两弹簧L1 L2恰处于自然状态 当发现L1变 长L2变短时 以下判断正确的是 A 小车可能正在向右做匀加速运动 B 小车可能正在向右做匀减速运动 C 小车可能正在向左做匀加速运动 D 小车可能正在向左做匀减速运动 15 质量为 2kg 的物体 运动的加速度为 1m s2 则所受合外力大小为是多大 若物体所 受合外力大小为 8N 那么 物体的加速度大小为多大 16 A B两物体分别在力F1 F2作用下运动 若F1 F2 加速度之比a1 a2 5 3 则 A B两物体的质量之比m1 m2等于多少 若F1 2F2 则m1 m2又等于多少 素质提高 素质提高 1717 如图图 4 3 5 所示 木块 A B 用一轻弹簧相连 竖直放在木块 C 上 C 静置于地面上 它们的质量之比是 1 2 3 设所有接触面 都光滑 当沿水平方向迅速抽出木块 C 的瞬间 A B 的加速度分别 是 aA aB 18 如图 4 3 6 所示 质量为 m 5kg 的物体 在图所示的随时间变化的合力 F 作用下 从 静止开始运动 求它前 5s 的位移 图 4 3 6 L1L2 图 4 3 4 图 4 3 5 5 19 质量为 2 的物体静止在光滑的水平面上 若有大小均为 10的两个外力同时作N2 用于它 一个力水平向东 另一个力水平向南 求它的加速度 20 用 2N 的水平拉力正好使木块在水平地面上做匀速直线运动 现用 4N 的水平推力 使 木块在 2s