高三物理一轮复习 第三章第二节牛顿第二定律教学案 新人教版

1、2. 牛顿第二定律 （教学案）【学习目标】1.理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义2.会用牛顿第二定律处理两类动力学问题【自主学习】典例研析类型一：对牛顿第二定律的理解【例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 ( )A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B由m=F/m可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C由a=F/m可知m一定时物体的加速度与其所受合力成正比，F一定时与其质量成反比D由m=F/a可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和 它所受的合力而求出基础整合一、牛顿第二定律1.牛顿第二

2、定律的内容，物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟方向相同。2.公式：3力的单位：当质量m的单位是 、加速度a的单位是 时，力F的单位就是N，即1 kgm/s21 N. F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用4物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受 的关系，且这种关系是瞬时的高考资源网5适用范围高考资源网(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面 或 运动的参考系)(2)牛顿第二定律只适用于 物体(相对于分子、原子)、 运动(远小于光速)的情况6.牛顿第二定律具有“四性”同向性公式Fma是矢量式，任一时刻，F合与a同向瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为

3、该时刻物体所受合外力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性有三层意思：加速度a相对同一惯性系(一般指地面)Fma中，F、m、a对应同一物体或同一系统Fma中，各量统一使用国际单位独立性分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即：Fxmax，Fymay针对训练11： 在一个箱子中用两条轻而不易伸缩的弹性绳ac和bc系住一个质量为m的小球，如图所示，求下列情况时两绳的张力Ta、Tb的大小：（1）箱子水平向右匀速运动；（2）箱子以加速度a水平向左运动；（3）箱子以加速度a竖直向上运动。（三次运动过程中，小球与箱子的相对位置保持不变）典例研析类型二：两类动力学问题【例

4、2】如图325所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成37角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷子可视为质点刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L4 m，取sin 370.6，试求：(1)刷子沿天花板向上运动的加速度；(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间高考资源网【例3】一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m2103 kg，汽车运动过 程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；

5、(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；(3)汽车牵引力的大小高考资源网基础整合：两类动力学问题高考资源网1已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律，已知物体的 情况，可以求出物体的加速度；再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据 ，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求出了物体的运动情况2已知物体的运动情况，求物体的受力情况根据物体的运动情况，由 可以求出加速度，再根据 可确定物体的合外力，从而求出未知力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等a求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，其中有四个矢量v0、v1、a、s

6、，一个标量t。在动力学公式中有三个物理量，其中有两个矢量F、a，一个标量m。运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。针对训练21：风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。（如图）（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动。这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。37（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上

7、滑下距离s所需时间为多少？（sin370.6，cos37=0.8）高考资源网针对训练22：如图所示，物体从斜坡上的A点由静止开始滑到斜坡底部B处，又沿水平地面滑行到C处停下，已知斜坡倾角为，A点高为h，物体与斜坡和地面间的动摩擦因数都是，物体由斜坡底部转到水平地面运动时速度大小不变，求B、C间的距离。ACBh 高考资源网典例研析类型三：单位制【例4】关于力学单位制说法中正确的是(D)Akg、m/s、N是导出单位Bkg、m、J是基本单位C在国际单位制中，质量的基本单位是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Fma基础整合：单位制单位制：由 单位和 单位一起组成了单位制(1

8、)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本量有三个，它们是 、 、 ；它们的国际单位分别是 、 、 高考资源网(2)导出单位：由 量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位国际单位制的基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度当堂练习高考资源网1.一个木块沿倾角为的斜面刚好能匀速下滑，若这个斜面倾角增大到（90），则木块下滑加速度大小为（）AgsinBgsin（-）Cg(sin-tancos)Dg(sin-tan)Av2.一支架固定于放于水平地面上的小车上，细线上一端系着质量为m的小球，另一端系在支架上，当小车向左做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为，此

9、时放在小车上质量M的A物体跟小车相对静止，如图所示，则A受到的摩擦力大小和方向是（ ）AMgsin，向左BMgtan，向右CMgcos，向右DMgtan，向左3.如图所示，物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑，现在物体上方施一竖直向下的恒力F，则下列说法正确的是（）A物体m受到的摩擦力不变B物体m下滑的加速度增大C物体m下滑的加速度变小 D物体m下滑的加速度不变vF4.如图所示，质量m=10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F20N的作用，则物体产生的加速度是（g取为10m/s2）A0B4m/s2,水平向右C2m/s2，水平向左

10、D2m/s2，水平向右高考资源网5.如图所示，质量为60kg的运动员的两脚各用750N的水平力蹬着两竖直墙壁匀速下滑，若他从离地12m高处无初速匀加速下滑2s可落地，则此过程中他的两脚蹬墙的水平力均应等于（g=10m/s2）A150NB300NC450ND600N6.如图所示，将金属块用压缩轻弹簧卡在一个矩形箱中，在箱的上顶板和下底板上安有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2m/s2的加速度做竖直向上的匀减速直线运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N，取g=10m/s2（1）若上顶板的传感器的示数是下底板传感器示数的一半，试判断箱的运动情况。

11、（2）要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向的运动可能是怎样的？高考资源网7.某航空公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10s内高度下降了1700m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动，取g=10m/s2，试计算：（1）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力才能使乘客不脱离座椅？（2）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动？最可能受到伤害的是人体的什么部位？高考资源网参考答案高考资源网例1、CD例2、解析：(1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示，设滑动摩擦力为F

12、f，天花板对刷子的弹力为FN，由牛顿第二定律，得(Fmg)sin 37FfmaFN(Fmg)cos 37FfFN代入数据，得a2 m/s2(2)由运动学公式，得L at2代入数据，得t2 s.例3解析：(1)汽车开始做匀加速直线运动x0t1.解得v04 m/s. (2)汽车滑行减速过程加速度a22 m/s2由牛顿第二定律有Ffma2解得Ff4103 N(3)开始加速过程中加速度为a1高考资源网x0a1t2，由牛顿第二定律有：FFfma1解得FFfma16103 N.答案：(1)4 m/s(2)4103 N(3)6103 N2-1解析（1）设小球受的风力为F，小球质量为m，因小球做匀速运动，则F

13、mg，F0.5mg，所以0.5（2）如图所示，设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为Ff，小球受力产生加速度，沿杆方向有Fcos+mgsin-Ff=maFNFmgFf垂直杆方向有FN+Fsin-mgcos=0又FfFN。可解得a=g由s=at2得 t答案（1）0.5（2） 2-2解析物体在斜坡上下滑时受力情况如图所示，根据牛顿运动定律，物体沿斜面方向和垂直斜面方向分别有mgsin-Ff=ma1FN-mgcos=0Ff=FN 解得：a1=g(sin-cos)FfFNmg由图中几何关系可知斜坡长度为Lsin=h，则L物体滑至斜坡底端B点时速度为v，根据运动学公式v2=2as,则v=解得物体在水平面上滑

14、动时，在滑动摩擦力作用下，做匀减速直线运动，根据牛顿运动定律有mg=ma2则a2=g物体滑至C点停止，即vC=0，应用运动学公式vt2=v02+2as得v2=2a2sBC则sBC=1C2B3B4B5B 6.解析：（1）设金属块的质量为m，F下-F上-mgma,将a=-2m/s2代入求出m=0.5kg。由于上顶板仍有压力，说明弹簧长度没变，弹簧弹力仍为10N，此时顶板受压力为5N，则F下-F上-mg=ma1,求出a1=0,故箱静止或沿竖直方向匀速运动。（2）若上顶板恰无压力，则F下-mg=ma2,解得a2=10m/s2，因此只要满足a10m/s2且方向向上即可使上顶板传感器示数为零。答案（1）静

15、止或匀速运动（2）箱的加速度a10m/s2且方向向上7解析（1）在竖直方向上，飞机做初速为零的匀加速直线运动，h= 设安全带对乘客向下的拉力为F，对乘客由牛顿第二定律：F+mg=ma 联立式解得F/mg=2.4（2）若乘客未系安全带，因由求出a=34m/s2，大于重力加速度，所以人相对于飞机向上运动，受到伤害的是人的头部。答案（1）2.4倍（2）向上运动头部答案2. 牛顿第二定律 【学习目标】1.理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义2.会用牛顿第二定律处理两类动力学问题【自主学习】典例研析类型一：对牛顿第二定律的理解【例1】下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理

16、解，正确的是 ( CD )A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B由m=F/m可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C由a=F/m可知m一定时物体的加速度与其所受合力成正比，F一定时与其质量成反比D由m=F/a可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和 它所受的合力而求出基础整合一、牛顿第二定律1.牛顿第二定律的内容，物体的加速度跟合外力成正比，跟质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。2.公式：F=ma3力的单位：当质量m的单位是 kg 、加速度a的单位是 m/s2 时，力F的单位就是N，即1 kgm/s21 N. F=ma这种形式只是

17、在国际单位制中才适用4物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受 合外力 的关系，且这种关系是瞬时的5适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面 静止 或 匀速 运动的参考系)(2)牛顿第二定律只适用于 宏观 物体(相对于分子、原子)、 低速 运动(远小于光速)的情况6.牛顿第二定律具有“四性”同向性公式Fma是矢量式，任一时刻，F合与a同向瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合外力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性有三层意思：加速度a相对同一惯性系(一般指地面)Fma中，F、m、a对应同一物体或同一系统Fma中，各量

18、统一使用国际单位独立性分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即：Fxmax，Fymay针对训练11： 在一个箱子中用两条轻而不易伸缩的弹性绳ac和bc系住一个质量为m的小球，如图所示，求下列情况时两绳的张力Ta、Tb的大小：（1）箱子水平向右匀速运动；（2）箱子以加速度a水平向左运动；（3）箱子以加速度a竖直向上运动。（三次运动过程中，小球与箱子的相对位置保持不变）典例研析类型二：两类动力学问题【例2】如图325所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成37角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷

19、子可视为质点刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L4 m，取sin 370.6，试求：(1)刷子沿天花板向上运动的加速度；(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间解析：(1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示，设滑动摩擦力为Ff，天花板对刷子的弹力为FN，由牛顿第二定律，得(Fmg)sin 37FfmaFN(Fmg)cos 37FfFN代入数据，得a2 m/s2(2)由运动学公式，得L at2代入数据，得t2 s.【例3】一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m2103 kg，汽车运动过

20、程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；(3)汽车牵引力的大小例3解析：(1)汽车开始做匀加速直线运动x0t1.解得v04 m/s. (2)汽车滑行减速过程加速度a22 m/s2由牛顿第二定律有Ffma2解得Ff4103 N(3)开始加速过程中加速度为a1x0a1t2，由牛顿第二定律有：FFfma1解得FFfma16103 N.答案：(1)4 m/s(2)4103 N(3)6103 N基础整合：两类动力学问题1已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律，已知物体的 受力 情况，可以求出物体的加速度；再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根

21、据 运动学规律 ，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求出了物体的运动情况2已知物体的运动情况，求物体的受力情况根据物体的运动情况，由 运动学规律 可以求出加速度，再根据 受力 可确定物体的合外力，从而求出未知力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等a求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，其中有四个矢量v0、v1、a、s，一个标量t。在动力学公式中有三个物理量，其中有两个矢量F、a，一个标量m。运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a

22、，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。针对训练21：风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。（如图）（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动。这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。37（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin370.6，cos37=0.8）2-1解析（1）设小球受的风力为F，小球质量为m，因小球做匀速运动，则Fmg，F0.5mg，所以0.5（2）如图所示，设杆对小球的支

23、持力为FN，摩擦力为Ff，小球受力产生加速度，沿杆方向有Fcos+mgsin-Ff=maFNFmgFf垂直杆方向有FN+Fsin-mgcos=0又FfFN。可解得a=g由s=at2得 t答案（1）0.5（2）针对训练22：如图所示，物体从斜坡上的A点由静止开始滑到斜坡底部B处，又沿水平地面滑行到C处停下，已知斜坡倾角为，A点高为h，物体与斜坡和地面间的动摩擦因数都是，物体由斜坡底部转到水平地面运动时速度大小不变，求B、C间的距离。ACBh 2-2解析物体在斜坡上下滑时受力情况如图所示，根据牛顿运动定律，物体沿斜面方向和垂直斜面方向分别有mgsin-Ff=ma1FN-mgcos=0Ff=FN 解

24、得：a1=g(sin-cos)FfFNmg由图中几何关系可知斜坡长度为Lsin=h，则L物体滑至斜坡底端B点时速度为v，根据运动学公式v2=2as,则v=解得物体在水平面上滑动时，在滑动摩擦力作用下，做匀减速直线运动，根据牛顿运动定律有mg=ma2则a2=g物体滑至C点停止，即vC=0，应用运动学公式vt2=v02+2as得v2=2a2sBC则sBC=典例研析类型三：单位制【例4】关于力学单位制说法中正确的是(D)Akg、m/s、N是导出单位Bkg、m、J是基本单位C在国际单位制中，质量的基本单位是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Fma基础整合：单位制单位制：由

25、基本 单位和 导出 单位一起组成了单位制(1)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本量有三个，它们是 长度 、 质量 、 时间 ；它们的国际单位分别是 米 、 千克 、 秒 (2)导出单位：由 基本 量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位国际单位制的基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克kg时间t秒s电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量n摩尔mol发光强度I坎德拉cad当堂练习1.一个木块沿倾角为的斜面刚好能匀速下滑，若这个斜面倾角增大到（90），则木块下滑加速度大小为（C）AgsinBgsin（-）Cg(sin-tancos)Dg(sin-tan)Av2.一支

26、架固定于放于水平地面上的小车上，细线上一端系着质量为m的小球，另一端系在支架上，当小车向左做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为，此时放在小车上质量M的A物体跟小车相对静止，如图所示，则A受到的摩擦力大小和方向是（B ）AMgsin，向左BMgtan，向右CMgcos，向右DMgtan，向左3.如图所示，物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑，现在物体上方施一竖直向下的恒力F，则下列说法正确的是（）BA物体m受到的摩擦力不变B物体m下滑的加速度增大C物体m下滑的加速度变小 D物体m下滑的加速度不变vF4.如图所示，质量m=10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F20N的作用，则物体产生的加速度是（g取为10m/s2）（B）A0B4m/s2,水平向右C2m/s2，水平向左 D2m/s2，水平向右5.如图所示，质量为60kg的运动员的两脚各用750N的水