《牛顿第二定律》课件（2）.ppt

,1.在上一节课探究加速度与力、质量的定量关系时,小车的运动条件是什么?求出的加速度是瞬时加速度,还是一段时间内的加速度?提示：小车必须做匀变速直线运动,才能求出小车的加速度,并且现有知识用匀变速直线运动公式只能求出一段时间内的加速度.,2.数据采集器的优点有哪些?提示：(1)能求瞬时加速度.(2)求出的加速度误差小、精度高.(3)数据处理方便、快捷.(4)采集的数据误差小,作出图象逼真.(5)变定性为定量,变抽象为直观.,典例1如图(a)是由采集器+传感器+组合教具+软件组成的探究“加速度与力、质量的定量关系”的实验系统装置.它能精确地实现各种实验数据的采集和数据分析处理.若图(b)是保持滑块m不变,改变拉力F时,利用软件分析数据得到的v-t图象.由图象中数据分析实验结果，可得到什么结论？,解答本题应注意以下两点：(1)理解“探究加速度与力、质量的定量关系”的原理.(2)会读电脑绘图.,【规范解答】由图(b)知,当滑块的质量不变时,即aF.,【变式备选】由牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时，却推不动它，这是因为()A牛顿第二定律不适用于静止的物体B桌子的加速度很小，速度增量极小，眼睛不易觉察到C推力小于静摩擦力，加速度是负的D桌子所受的合力为零,【解析】选D.牛顿第二定律中的力F是指合外力，用很小的力推桌子，推力小于最大静摩擦力，桌子未动，合力为零，故无加速度.A、B、C错误.D正确.,1.通过上一节的实验，我们知道物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比.那么，我们如何用数学式子把这个结论表示出来？提示：由结论可知a引入比例系数k并变形，可以得到公式F=kma.,2.牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们之间的方向关系，结合上节课实验的探究，试分析它们的方向关系如何？提示：质量m是标量，没有方向；加速度方向与合外力的方向相同.,3.试结合下表探究牛顿第二定律的四性.提示：,牛顿第一定律与牛顿第二定律的区别与联系,1.对牛顿第二定律的理解：(1)矢量性(2)瞬时性(3)同体性(4)独立性2.表达式：a=或F=ma说明：(1)a=是加速度的决定式(2)力是产生加速度的原因(3)m=中m与F、a无关,典例2(2010安徽高考)质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图象如图所示.g取10m/s2，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力F的大小；(3)010s内物体运动位移的大小.,解答本题时可按以下思路分析：,【规范解答】(1)设物体做匀减速运动时的时间为t2，初速度为v20，末速度为v2t,加速度为a2，则m/s2=-2m/s2设物体所受的摩擦力为f，由牛顿第二定律得：f=ma2f=-mg联立式，代入数据得：=0.2,(2)设物体做匀加速直线运动的时间为t1，初速度为v10，末速度为v1t，加速度为a1，则m/s2=1m/s2根据牛顿第二定律，有：F+f=ma1联立式，代入数据得：F=6N,(3)由匀变速直线运动的位移公式，得s=s1+s2=v10t1+a1t12+v20t2+a2t22=46m,解答本题时一定要正确挖掘图象中的有用信息，对物体进行正确的受力分析和运动过程分析.,【变式备选】质量m=2kg的物体同时受到向右的作用力F1=2N和向左的作用力F2=4N作用时，求：(1)F1使物体产生的加速度，F2使物体产生的加速度；(2)物体运动的加速度.,【解析】(1)根据牛顿第二定律的独立性，由F1产生的加速度a1=1m/s2,根据加速度与力同向性，知F1使物体产生的加速度方向向右；同理F2产生的加速度a2=2m/s2，方向向左.(2)物体实际的加速度是这两个加速度的矢量和，即a=a2-a1=1m/s2，方向向左.答案：(1)1m/s2向右2m/s2向左(2)1m/s2向左,典例3(2011漳州高一检测)如图所示，一轻绳上端系在车的左上角的A点，另一轻绳一端系在车左端B点，B点在A点正下方，A、B距离为b，两绳另一端在C点相结并系一质量为m的小球，绳AC长度为绳BC长度为b.两绳能够承受的最大拉力均为2mg.求：,(1)绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(2)为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度是多大？,【思路点拨】解答本题时明确以下两点：(1)绳BC刚好被拉直时张力以及夹角的大小，运用平行四边形定则求小球受到的合力.(2)明确车向左运动的加速度最大时，BC绳上的张力及夹角是否变化.,【规范解答】(1)绳BC刚好被拉直时，小球受力如图所示，因为AB=BC=b,AC=b故绳BC方向与AB垂直，cos=45，由牛顿第二定律，得mgtan=ma，可得a=g(2)小车向左的加速度增大，AC、BC绳方向不变，所以AC绳拉力不变，BC绳拉力变大，BC绳拉力最大时，小车向左的加速度最大，小球受力如图,由牛顿第二定律，得Tm+mgtan=mam，因为Tm=2mg，所以最大加速度为am=3g答案：(1)g(2)3g,1.(双选)在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中，有关比例系数k的说法，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=1D.在任何情况下k都等于1,【解析】选B、C.物理公式在确定物理量数量关系的同时，也确定了物理量的单位.在F=kma中，只有“m”的单位取kg，“a”的单位取m/s2,“F”的单位取N时，k=1，故A、D错，选项B、C正确.,2.关于速度、加速度、合外力间的关系正确的是()A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力越大B.物体的速度为零，则加速度一定为零，所受合外力也为零C.物体的速度为零，加速度可能很大，所受合外力也可能为零D.物体的速度很大，加速度可能为零，所受的合外力也可能为零,【解析】选D.由牛顿第二定律F=ma和加速度公式a=可知，加速度与合外力存在对应关系，一个确定的物体，加速度越大，则物体所受合外力越大，C错误；加速度与物体的速度变化率有关，而与物体的速度无直接关系，综上所述选项A、B错，D正确.,3.质量为1kg的物体受3N和4N的两个共点力的作用，物体的加速度可能是()A.0.5m/s2B.7m/s2C.8m/s2D.9m/s2【解析】选B.由|F1-F2|F合F1+F2知，3N和4N两力的合力范围是1N至7N，由a=知，加速度大小范围是1m/s2至7m/s2.故选项B正确,A、C、D错误.,4.(双选)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外力大小决定，与物体的速度大小无关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，其速度也一定立即变为零,【解析】选A、B.加速度与速度或合外力没有必然关系，由公式a=可知，加速度的大小由合外力和质量决定，加速度方向与合外力方向一定相同A、B正确.它们瞬时对应，合外力一旦为零，加速度会立即为零.速度不一定为零，D错误，合外力方向和加速度方向相同，而速度方向和加速度方向可能相同，也可能相反，故C错.,5.(2010海南高考)雨滴下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关，雨滴速度越大，它受到的空气阻力越大；此外，当雨滴速度一定时，雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的次方成正比(12)假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落，最终它们都_(填“加速”、“减速”或“匀速”)下落_(填“大”或“小”)雨滴先落到地面；接近地面时，_(填“大”或“小”)雨滴的速度较小,【解析】由于雨滴受到的空气阻力与速度有关，速度越大阻力越大，因此最终当阻力增大到与重力平衡时都做匀速运动；设雨滴半径为r，则当雨滴匀速下落时受到的空气阻力fr，而重力mg=r3g，由于12，因此半径大的匀速运动的速度大，先落地且落地速度大，小雨滴落地速度小.答案：匀速大小,一、选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分)1.(2010海南高考)下列说法正确的是()A.若物体运动速率始终不变，则物体所受合力一定为零B.若物体的加速度均匀增加，则物体做匀加速直线运动C.若物体所受合力与其速度方向相反，则物体做匀减速直线运动D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动,【解析】选D.若物体运动速率始终不变，速度大小不变，但速度方向可能变化，因此合力不一定为零，A错；物体的加速度均匀增加，即加速度在变化，是非匀加速运动，B错；物体所受合力与其速度方向相反，只能判断其做减速运动，但加速度大小不可确定，C错；若物体在任意的相等时间间隔内位移相等，则物体做匀速直线运动，D对.,2.(双选)下面说法中正确的是()A物体先有加速度，根据F=ma物体才受到力作用B物体先受到力作用，才有加速度C物体受到的力发生改变，物体的加速度的改变要迟后一点D物体受到的力和加速度同时变化,【解析】选B、D.根据牛顿第二定律的“因果性”，知物体受到了力才会有加速度，故A错B对；根据牛顿第二定律的“同时性”，物体受到的力发生改变，物体的加速度要同时改变，故C错D对.,3.从正在加速上升的气球上落下一个物体，在物体刚离开气球的瞬间，下列说法正确的是()A.物体向下做自由落体运动B.物体向上做匀加速运动，加速度向上C.物体向上做匀减速运动，加速度向下D.物体向上还是向下运动，要看物体离开气球时的速度,【解析】选C.刚离开气球瞬间，物体由于惯性保持向上的速度，但由于合外力向下且大小恒定，故物体的加速度大小为g，方向向下,做匀减速运动.,4.如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图：一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()A.(Mm)gB.(Mm)gmaC.(Mm)gmaD.(Mm)g,【解析】选B.对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力f，有mg-fma，fm(ga),竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力f、“底人”对竿的支持力FN，有MgfFN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到FNMgf(Mm)gma.B项正确.,5.(2010全国高考)如图，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(),A.a1=0，a2=gB.a1=g，a2=gC.a1=0,a2=D.a1=g，a2=,【解析】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a2=,【规律方法】瞬时问题的分析方法在求解涉及弹簧、绳子等的瞬时问题时,可从以下两个方面去进行分析:(1)变化瞬间力未能变的情况,像弹簧、橡皮筋等物体两端连接其他物体时,若其一端受力有变化,则不会引起这些物体上的力立即发生变化,原因是它们的形变需要一定的时间.(2)变化瞬间力发生突变的情况,像用绳、轻杆、硬的物质连接物体时,当其连接物体的受力发生变化时,将会引起绳、轻杆等物体上力的突变.,二、非选择题(本题共3小题，共25分，要有必要的文字叙述)6.(7分)如图所示，质量相等的物体A、B均与轻弹簧相连，剪断细线的瞬间，物体A、B的加速度各是多少？,【解析】剪断细线瞬间，细线的拉力不再存在，两物体间的弹簧要恢复原状，但在收缩过程中，受到两端重物A、B的影响，弹簧不能立即恢复原状，剪断的瞬间，弹簧的弹力与剪断前是相同的.对于物体B，受重力和弹力，它们大小相等，方向相反，B的合力为零，加速度为零，即F=mBg.对于物体A,细线上弹力消失，物体受重力和弹簧的拉力作用，如图所示.F+mAg=mAaA，且F=F，mA=mB，则aA=2g.答案：aA=2gaB=0,7.(2011十堰高一检测)(8分)如图所示，物体在有动物毛皮的斜面上运动.由于毛皮表面的特殊性，引起物体的运动有如下特点：顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略；逆着毛的生长方向运动会受到来自毛皮的滑动摩擦力.,(1)试判断如图所示情况下，物体在上滑还是下滑时会受到摩擦力？(2)一物体在有动物毛皮的斜面底端以初速度v02m/s冲上足够长的斜面，斜面的倾斜角为30，过了t1.2s物体回到出发点.若认为毛皮产生滑动摩擦力时，动摩擦因数为定值，g取10m/s2，则的值为多少？,【解析】(1)因毛的生长方向向上，故物体上滑时不受摩擦力，而下滑时受到摩擦力.(2)上滑过程：mgsinma1，v0-a1t10，s下滑过程：mgsinmgcosma2，s=a2t22，又tt1t2.以上各式联立可求得=0.433.答案：(1)下滑时受摩擦力(2)0.433,8.(挑战能力)(10分)如图甲所示，一个人用与水平方向成=37角的斜向下的推力F推一个重G=200N的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为=0.5(取g=10m/s2).,(1)求推力F的大小(sin37=0.6，cos3