牛顿第二定律(学生)

1、三元整合导学模式物理学科导学稿(学生版)编号 09班级组别姓名座号主稿人：刘瑞基协编人：黄日彪 定稿日期：2013/9/7【课题】3.2牛顿第二定律及其运用【学习目标】1.知道并理解牛顿二大定律2能够用牛顿二大定律处理问题，知道国际单位制中的力学单位【学习重难点】重点： 正确理解、熟练掌握牛顿第二定律及应用。理解质量与重力的区别，掌握国际单位制 难点：(1)正确理解力和运动的关系，明确力是产生加速度的原因。通过运动情况判断物体受力。明确牛顿第二定律的含义，熟练掌握和应用这一定律【课时】6个课时【学习过程】-、知识回顾牛顿第一定律：牛顿第三定律：相互作用力与平衡力的区别： 二、夯实基础利用十分钟

2、的时间阅读步步高第 41页的基础知识题组和考点梳理三、核心考点突破对牛顿第二定律的理解矢量性公式F ma疋矢量式，任 时刻，F与a总冋向瞬时性a与F对应同一时刻，即 a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生加速度a的原因，加速度 a是F作用的结果同一性有三层意思：(1)加速度a是相对冋一个惯性系的(一般指地面);(2)F ma中，F、 m、a对应冋一个物体或冋一个系统；(3)F ma中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F ma(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各个方向上的分量也满足F ma即F

3、x max，Fy may受力情况运动学金式|(完成步步高第42页例1、突破训练1、2)动力学两类基本问题分析流程图2应用牛顿第二定律的解题步骤明确研究对象根据问题的需要和解题的方便， 选出被研究的物体.分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析图, 明确物体的运动性质和运动过程.选取正方向或建立坐标系.通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向. 求合外力F 合.(5)根据牛顿第二定律 F合=ma列方程求解，必要时还要对结果进行讨论.特别提醒(1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的.无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”.(3)如果只受两个力，可

4、以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般用正交分解法求其合力如果物体做直线运动，一般把力分解到沿运动方向和垂直于运动方向；当求加速度时，要沿着加速度的方向处理力即一般情况不分解加速度；特殊情况下当求某一个力时，可沿该力的方向分解加速度.【例1】如图1所示，一质量为 m的物块放在水平地面上现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距离 x后立即撤去F，物块与水平地面间的动摩擦因数为卩，求：【例4】(2010安徽理综22)质量为2 kg的物体在水平推力 其运动的v t图象如图2所示.g取10 m/s2，求：物体与水平面间的动摩擦因数11；水平推力F的大小；010 s内

5、物体运动位移的大小.(完成步步高第44页高考题组)超重与失重(完成步步高第45页基础知识题组和考点梳理).超重与失重超重失重完全失重定义物体对支持物的压力(或 对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或 对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或 对悬挂物的拉力)等于零 的现象产生 条件物体有向上的加速度物体有向下的加速度a= g,方向竖直向下视重F= m(g + a)F = m(g a)F= 02进一步理解当出现超重、失重时，物体的重力并没变化.物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度无关.物体超重或失重的大小是ma.当物体处

6、于完全失重状态时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在 水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等.针对训练1下列实例属于超重现象的是 ()汽车驶过拱形桥顶端B.荡秋千的小孩通过最低点C.跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动D.火箭点火后加速升空瞬时加速度问题分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的瞬时作用力.中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型，具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零，且一根绳(或线)中各点的张力大小相等.不可伸长：即无论绳子受力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力可以突变.中学物理中的“弹簧”和“橡皮

7、绳”也是理想化模型，具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零，同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等.弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力.由于弹簧和橡皮绳受力时，要恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变.【例3】(2010全国I 15)如图3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A. a1 = 0, a2= gm+ MC. a1 = 0, a2=a1、a2.重力加速度大小为g.则有()

8、a1 = g, a2= gm + MD . a1 = g, a2=（五）整体法和隔离法的选取隔离法的选取原则：若连接体内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力，就需要把物体从系统中隔 离出来，将系统的内力转化为隔离体的外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求 解隔离法是受力分析的基础，应重点掌握.2整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度（主要指大小），且不需要求物体之间的作用力，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点）来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）.3整体法、隔离法交替运用的原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，

9、且要求物体之间的作用力，可以先用整 体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔 离求内力”.（六）验证牛顿运动定律实验目的.学会用控制变量法研究物理规律.掌握灵活运用图象处理问题的方法. 【实验原理2探究加速度与物体质量、物体受力的关系.探究加速度a与力F、质量M的关系时，应用的基本方法是，即先控制一个参量小车的质量 M不变，讨论加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量 M，讨论加速度a与质量M的关系.【实验器材打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、【实验步骤】电源、_、砝码、导线

10、.一、测质量用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量 m，把测量结果记录下来.二、仪器安装及平衡摩擦力按图1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板反复移动木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持 运动状态这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力分力平衡.三、保持小车的质量不变，研究a与F的关系.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先 ，再，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码.保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总

11、质量m记录下来，重复步骤在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m,再重复步骤4，重复三次，得到三条纸带.6 .在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表格（一）内实验次数加速度a/(m s j小车受力F/N123四、保持小盘和砝码的质量不变，研究a与M的关系7 .保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带.计算砝码 和小车的总质量 M，并由纸带计算出小车对应的加速度.改变小车上砝码的个数，重复步骤7,并将所对应的质量和加速度填入表 （二）中.实验次数加速度a/（m s_2）小车

12、和砝码的总质量M/kg123【数据处理】1 .需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法： 先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离，根据公式a= Tx2计算加速度.（1）根据表（一），用纵坐标表示加速度 a,横坐标表示作用力 F，作用力的大小 F等于小盘 和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点是在一条过原点的 直线上，便证明了加速度 a与作用力F成正比.如图4所示.（2）根据表（二）.用纵坐标表示加速度 a,横坐标表示小车和砝码的质量M,据实验结果在坐标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条类似反比函数的 曲线上.我们猜想，a与M可能

13、成反比.为了检验猜想的正确性，再用纵坐标 表示加速度 a,横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平 面上描出相应的点.如果这些点落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与 质量成反比.（如图5 所示）【注意事项】一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小 车受到的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要 让小车拖着打点的纸带做 运动.实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小 车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力.每条纸带必须在

14、满足小车与车上所加砝码的总质量 小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应，且应在小车到达滑轮前按住小车.（完成步步高练出高分第267-272页的练习）（课后作业）1.下列对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（）由F= ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比由m = F可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的速度成反比a由a= F可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比m由m = F可知，物体的质量可以通过测量经的加速度和

15、它所受的合力而求出a.下列说法正确的是（）A .物体所受合力为零时，物体的加速度可以不为零B.物体所受合力越大，速度越大C .速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的D .速度方向可与加速度方向成任何夹角，但加速度方向总是与合力方向相同3.如图6所示，质量为20 kg的物体，沿水平面向右运动，它与水平面间的动摩擦因数为0.1，同时还受到大小为10 N的水平向右的力的作用，则该物体（g取10 m/s2）（）A .受到的摩擦力大小为C .运动的加速度大小为20 N，方向向左1.5 m/s2，方向向左B .受到的摩擦力大小为 D .运动的加速度大小为20 N，方向向右0.5 m/s2,方向向右.关于

16、国秒单位制，下列说法正确的是（）A. kg， m/s， N是导出单位B. kg， m， h是基本单位在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是gD .只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F= ma（2011淮南模拟）如图7所示，两个质量相同的物体 1和2紧靠在一起，放在光滑水平面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用，而且FjF2，则1施于2的作用力大小为（）1 1A. F1B. F2C.2（F1+ F2）D.?（F1 F06.如图8所示，在光滑水平面上，质量分别为 m1和m2的木块A和B之下, 速直线运动，某时刻空然撤去拉力 F，此瞬时A和B的加速度a1和a2,则（图7以加

17、速度）图8A. a1 = a2= 0 B. a1 = a, a2= 0a1 =m1m1 + m2*，m2i a m1 十 m2m1d. a1=a，a2=m;a思维提升1 .牛顿第二定律是一个实验定律，其公式也就不能像数学公式那样随意变换成不同的表达式.vFAv 一a=是 a的定义式，a=匸是a的决定式，a虽可由a =公进行计算，但a决定于合外力F与质量m.在牛顿运动定律的应用中，整体法与隔离法的结合使用是常用的一种方法.对于弹簧弹力和细绳弹力要区别开.5.在牛顿运动定律的应用中，整体法与隔离法的结合使用是常用的一种方法，其常用的一种思路是：利用整体法求出物体的加速度，再利用隔离法求出物体间的相

18、互作用力.1 . CD 牛顿第二定律的表达式 F = ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，但物 体的质量是由物体本身决定的，与受力无关；作用在物体上的合力，是由和它相互作用的物体作用产生的，与 物体的质量和加速度无关.故排除 A、B,选C、D. D 由牛顿第二定律F = ma知，F合为零，加速度为零，由惯性定律知速度不一定为零；对某一物体，F合Av越大，a越大，由a = At知，a大只能说明速度变化率大，速度不一定大，故 A、B项错误；F合、a、Av三者方 向一定相同，而速度方向与这三者方向不一定相同，故C项错误，D项正确. AD 4. BD 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的，力学中的基本单位只有三个， 即kg、 m、s,其他单位都是由这三个基本单位衍生 (推导)出来的，女口牛顿”(N)是导出单位，即1 N = 1 kg m/s2(F= ma), 所以题中A项错误，B项正确在国际单位制中，质量的单位只能是 kg, C错误.在牛顿第二定律的表达式中，F = ma(k = 1)只有在所有物理量