2020-2021学年高中物理第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律学案1

学必求其心得，业必贵于专精牛顿第二定律［学习目标］1.［物理看法］知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义．(重点）2。[物理看法]知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．3。[科学思想]能应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题．(难点)一、牛顿第二定律1．内容：物体加速度的大小跟它碰到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表达式(1）比率式:F＝kma,式中k是比率系数，F是物体所受的合外力．（2）国际单位制中：F＝ma.二、力的单位1．力的国际单位:牛顿，简称牛，符号为N。2．1N的定义：使质量为1kg的物体产生1_m/s2的加速度的力2叫1N，即1N＝1kg·m/s。3．比率系数的意义(1）在F＝kma中，k的采用有必然的任意性．-1-学必求其心得，业必贵于专精（2）在国际单位制中k＝1，牛顿第二定律的表达式为F＝ma,式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒．1．思虑判断（正确的打“√"，错误的打“×”)（1)由牛顿第二定律知,合外力大的物体的加速度必然大．(×)(2)物体的加速度大，说明它的质量必然小．（×）（3）任何状况下，物体的加速度方向必然与它的合力方向相同．(√)(4)比率式F＝kma中的k必然为1。（×）(5）两单位N/kg和m/s2是等价的．(√)2．(多项选择）关于牛顿第二定律,以下说法中正确的选项是（）A．牛顿第二定律的表达式F＝ma说明F与a成正比B．某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时从前或此后的外力没关C．在公式F＝ma中，若F为合力,则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和．物体的运动方向必然与物体所受合力的方向一致BC［牛顿第二定律说明a与F成正比，不能够说F与a成正比，这样违犯了F与a的因果关系，A错误;F＝ma拥有同时性，B正确；-2-学必求其心得，业必贵于专精若是F＝ma中F是合力，则a为合力产生的加速度，即各分力产生的加速度的矢量和，C正确；若是物体做减速运动，则v与F反向，错误．]3．水平路面上质量是30kg的手推车，在碰到60N的水平推力时做加速度为1。5m/s2的匀加速运动，若是撤去推力，则车的运动状况为（)．马上停止B．加速度仍为1。5m/s2C．加速度逐渐减小到零D．做匀减速直线运动，加速度为－0.5m/s2[依照牛顿第二定律F－f＝ma，解得f＝15N，撤去推力后,车将做匀减速运动，依照－f＝ma，a＝－0。5m/s2,方向和原加速度相反．]对牛顿第二定律的理解1．对牛顿第二定律的理解1)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实质加速度；若F是某一个力,加速度a为该力产生的加速度．-3-学必求其心得，业必贵于专精(2)a＝错误!是加速度的决定式，它揭穿了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素．(3）F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时，才有公式Fkma中k＝1，即F＝ma。2．牛顿第二定律的六个性质性质理解力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0,物因果性体就拥有加速度F＝ma是一个矢量式．物体的加速度方向由它受的合力矢量性方向决定,且总与合力的方向相同加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生、同时变化、瞬时性同时消失同体性F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实质加独立性速度是这些加速度的矢量和物体的加速度是相关于惯性参照系而言的，即牛顿第二相对性定律只适用于惯性参照系3．力与运动的关系-4-学必求其心得，业必贵于专精【例1】（多项选择）关于牛顿第二定律,以下说法中正确的选项是( )A．加速度和力是瞬时对应关系,即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失的B．物体只有碰到力的作用时,才有加速度，才有速度C．任何状况下，加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同D．当物体碰到几个力的作用时，可把物体的加速度看作是各个力单独作用时产生的各个加速度的矢量和AD[依照牛顿第二定律的瞬时性，选项A正确；物体只有碰到力的作用时，才有加速度,但速度有无与物体可否受力没关，选项B错误；任何状况下，加速度的方向总与合外力方向相同，但与速度的方向没关系，选项C错误；依照牛顿第二定律的独立性，选项D正确．]理解牛顿第二定律的三个误区1）认为先有力，后有加速度：物体的加速度和合外力是同时产生的，不分先后，但有因果性，力是产生加速度的原因，没有力-5-学必求其心得，业必贵于专精就没有加速度．2)认为质量与力成正比，与加速度成反比：不能够依照m＝错误!得出m∝F、m∝错误!的结论，物体的质量m是由自己决定的，与物体所受的合外力和运动的加速度没关．3)认为作用力与m和a都成正比：不能够由F＝ma得出F∝m、F∝a的结论,物体所受合外力的大小是由物体的受力状况决定的，与物体的质量和加速度没关．[跟进训练]1．(多项选择）关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的选项是（)．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B．物体的速度为零,则加速度为零，所受的合外力也为零C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物体的速度很大,但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零CD［加速度由合外力决定，加速度与速度无必然联系．物体的速度为零时，加速度可为零也可不为零；当加速度为零时，速度不变．］-6-学必求其心得，业必贵于专精牛顿第二定律的应用1。牛顿第二定律的用途:牛顿第二定律是联系物体受力状况与物体运动状况的桥梁．依照牛顿第二定律，可由物体所受各力的合力,求出物体的加速度；也可由物体的加速度，求出物体所受各力的合力。2．应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象．(2)进行受力解析和运动状态解析，画出受力解析图，明确运动性质和运动过程．（3）求出合力或加速度．(4）依照牛顿第二定律列方程求解．3．两种依照受力状况求加速度的方法(1）矢量合成法：若物体只受两个力作用,应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向．加速度的方向就是物体所受合力的方向．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法分别求物体在x轴、y轴上的合力Fx、Fy，再应用牛顿第二定律分别求加速度ax、ay.在实质应用中常将受力分解,且将加速度所在的方向选-7-学必求其心得，业必贵于专精为x轴或y轴，有时也可分解加速度,即｛Fx＝max。Fy＝may【例2】以下列图，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成45°角的不能伸长的轻绳一端相连,此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零．在剪断轻绳的瞬时（g取10m/s2)，以下说法中正确的是（)．小球受力个数不变B．小球马上向左运动，且a＝8m/s2C．小球马上向左运动，且a＝10m/s2D．若剪断弹簧右端，则剪断瞬时小球加速度的大小为a＝10错误!m/s2思路点拨：①剪断轻绳的瞬时弹簧的弹力不变．②剪断弹簧的右端,弹簧能够瞬时恢复形变．③剪断轻绳的瞬时水平面对小球的弹力可发生突变．B［在剪断轻绳前，小球所受弹簧弹力和绳子拉-8-学必求其心得，业必贵于专精力的合力与重力mg是一对平衡力，以下列图．则弹簧弹力F＝mgtan45°＝10N．剪断轻绳的瞬时，弹簧弹力不变,重力不变，小球与水平面间发生挤压碰到支持力,小球有向左运动的趋势，受摩擦力，受力个数变化，选项A错误；此时在竖直方向，水平面的弹力FN＝mg，摩擦力为F＝μF＝2N,小球水平向左有F－F＝ma,解得a＝8fNfm/s2,选项B正确,C错误；若剪断的是弹簧，则剪断瞬时弹簧弹力和轻绳的拉力均消失,小球依旧静止，则加速度的大小a＝0，选项D错误．](1）上例中，若将水平面去掉，其他条件不变，则求剪断轻绳瞬间小球的加速度；(2)在上问状况中，若将轻绳和轻弹簧互换，则求剪断轻绳或剪断弹簧瞬时小球的加速度．提示（:1）剪断轻绳瞬时，小球所受合力为F合＝2mg＝10错误!N。a＝错误!＝10错误!m/s2，方向沿轻绳方向向下．(2)轻绳和轻弹簧互换后,若剪断轻绳,则a1＝10m/s2，方向水平向右，若剪断轻弹簧,a2＝g，方向竖直向下．求瞬时加速度的常有模型-9-学必求其心得，业必贵于专精特点受外力时力可否产生拉力质量内部弹力模型的形变量突变或支持力只有拉力没有支各处轻绳渺小不计能够不计持力相等只有拉力没有支橡皮绳较大不能够持力轻弹簧较大不能够既可有拉力也可有支持力既可有拉力也可轻杆渺小不计能够有支持力[跟进训练]2．以下列图,A、B为两个相同物块，由轻质弹簧k和细线l相连，悬挂在天花板上处于静止状态，若将l剪断，则在刚剪断时,A、B的加速度大小aA、aB分别为(）A．aA＝0，aB＝0B．aA＝0，aB＝gC．aA＝g,aB＝gD．aA＝g，aB＝0-10-学必求其心得，业必贵于专精[剪断细线前物块A受重力、细线竖直向下的拉力和弹簧竖直向上的拉力，细线的拉力等于mg,由平衡条件可知弹簧对物块A的拉力等于2mg，刚剪断细线时，物块A碰到弹簧竖直向上的拉力和重力，由于弹簧的形变没有变化，弹簧对物块A的作用力仍为2mg，所以物块A碰到的合力方向竖直向上，大小为mg，aA＝错误!＝错误!＝g，方向竖直向上；刚剪断细线时，物块B只受重力作用，加速度aB为重力加速度g，方向竖直向下．］1．［物理看法]牛顿第二定律的内容、公式．2．［科学思想］理解牛顿第二定律，进一步明确力和运动的关系．3．［科学方法］正交分解法、瞬时性问题等．1．由牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都能够使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子没有推动时是由于（)．牛顿第二定律不适用于静止的物体B．桌子的加速度很小，速度增量很小,眼睛不易觉察到C．推力小于摩擦力，加速度是负值．推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的-11-学必求其心得，业必贵于专精加速度为零，所以物体仍静止D［牛顿第二定律中的力应理解为物体所受的合力．用一个力推桌子没有推动，是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止，应选项正确,选项A、B、C错误．]2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比,未洒水时,做匀速行驶，洒水时它的运动将是(）．做变加速运动B．做初速度不为零的匀加速直线运动C．做匀减速运动．连续保持匀速直线运动［a＝错误!＝错误!＝错误!－kg,洒水时质量m减小,则a变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A正确．］3．A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动,两球质量之比mA∶mB＝5∶3，两球间连接一个轻弹簧(以下列图）,若是突然剪断细线，则在剪断细线瞬时,A球、B球的加速度分别为（已知重力加速度为g）（）-12-学必求其心得，业必贵于专精A．g,gB．1.6g,0C．0.6g,0D．0，错误!g［由于在剪断细线的瞬时，A、B仍在原来的地址,所以轻弹簧的形变量还未发生变化，即轻弹簧中的弹力大小、方向均未发生变化．由系统原来静止可知，轻弹簧弹力大小为mBg，所以剪断细线瞬时B球的合外力仍为零,加速度也为零，而A球所受的合外力大小为错误!mBg，所以A球加速度为1.6g，故B正确．］4．有经验的司机能经过控制油门使汽车做匀加速直线运动，某品牌轿车连同司机在内总质量为m＝1500kg，当轿车碰到大小为F1＝500N的牵引力时恰幸好水平路面上匀速行驶．现司机经过控制油门使轿车碰到F2＝2000N