2012高中物理 4.4牛頓第二定律8教案 粵教版必修1

1 三 牛頓第二定律三 牛頓第二定律 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律告訴我們 外力是產(chǎn)生加速度的原因 但沒(méi)有揭示外力與加速度的數(shù)量 關(guān)系 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律就揭示了外力與加速度的大小之間的關(guān)系和它們的方向之間的關(guān) 系 本節(jié)教材主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容 1 頓第二定律的內(nèi)容和及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 F合 ma 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容是物體的加速度與合外力成正比 與質(zhì)量成反比 加速度的方向 與合外力的方向相同 這里重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下加速度的與合外力的關(guān)系 加速度的方向就是合外力的方向 加速度的大小與合外力的大小是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的 2 要知道一牛頓力的物理意義 使質(zhì)量為一千克的物體產(chǎn)生一米每?jī)纱畏矫氲募铀俣鹊牧?就是一牛頓 公式表示就是 1 1m s2 1N 在國(guó)際單位制中 力的單位就是這樣推導(dǎo)出 來(lái)的 3 學(xué)習(xí)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律后 應(yīng)該對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系作一小結(jié) 1 物體所受的合外力產(chǎn)生物體的加速度 當(dāng)物體受到合外力的大小和方向保持不變 合外力的方向和初速度方向沿同一直 線且方向相同 則物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)物體受到合外力的大小和方向保持不變 合外力的方向和初速度方向沿同一直 線且方向相反 則物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 在物體受到的合外力是隨時(shí)間變化的情況下 物體的加速度也隨時(shí)間性變化 2 加速度的方向就是合外力的方向 3 加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的關(guān)系 4 在運(yùn)用牛頓第二定律解題時(shí) 必須對(duì)研究對(duì)象作細(xì)致的受力分析 1 當(dāng)物體受到幾個(gè)力作用時(shí) 每個(gè)力各自獨(dú)立使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度 就好象其他 力不存在一樣 力的這種性質(zhì)叫做力的獨(dú)立作用原理 2 每個(gè)力產(chǎn)生的加速度與該力成正比 與物體的質(zhì)量成反比 加速度的方向與該力 的方向相同 即有a1 F1 m a2 F2 m 3 當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí) 物體的加速度等于各個(gè)力單獨(dú)存在時(shí)所產(chǎn)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 關(guān)于牛頓第二定律的下列說(shuō)法中 正確的是 A 物體加速度的大小由物體的質(zhì)量和物體所受合力大小決定 與物體的速度無(wú)關(guān) B 物體加速度的方向只由它所受合力的方向決定 與速度方向無(wú)關(guān) C 物體所受合力的方向和加速度的方向及速度方向總是相同的 D 一旦物體所受合力為零 則物體的加速度立即為零 其運(yùn)動(dòng)也就逐漸停止了 解析解析 對(duì)于某個(gè)物體 合力的大小決定加速度的大小 合力的方向決定加速度的方向 而 速度的方向與加速度方向無(wú)關(guān) 根據(jù)牛頓第二定律的瞬時(shí)性特征 合力一旦為零 則加速 度立即為零 則速度不再發(fā)生變化 以后作勻速直線運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng) A B 正確 拓展拓展 有同學(xué)可能錯(cuò)誤地認(rèn)為 合力為零了 速度也隨之為零 產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因是沒(méi) 有掌握加速度是描述速度變化的快慢的物理量 例例 2 2 關(guān)于速度 加速度和合外力之間的關(guān)系 下述說(shuō)法正確的是 A 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體 它所受合外力是恒定不變的 B 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體 它的速度 加速度 合外力三者總是在同一方向上 C 物體受到的合外力增大時(shí) 物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快 2 D 物體所受合外力為零時(shí) 一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 解析解析 勻變速直線運(yùn)動(dòng)就是加速度恒定不變的直線運(yùn)動(dòng) 所以做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的 合外力是恒定不變的 選項(xiàng) A 正確 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體 它的加速度與合外力的方 向一定相同 但加速度與速度的方向就不一定相同了 所以 B 選項(xiàng)是錯(cuò)的 物體所的合外 力增大時(shí) 它的加速度一定增大 但速度就不一定增大了 選項(xiàng) C 是錯(cuò)的 物體所受合外 力為零時(shí) 不一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 也可以處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 選項(xiàng) D 是錯(cuò)的 本題正確選 項(xiàng)是 A 拓展拓展 這類問(wèn)題主要考查力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 應(yīng)該知道加速度的方向就是合外力的方向 速 度的方向與合外力的方向無(wú)直接的關(guān)系 速度與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 有一個(gè)靜止的物體 給物體施以水平作用力 在力作用到 物體上的瞬間 則 A 物體同時(shí)具有加速度和速度 B 物體立即獲得加速度 速度仍為零 C 物體立即獲得速度 加速度仍為零 D 物體的速度和加速度均為零 解析解析 外力與加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 所以在力作用到物體上的瞬時(shí) 物體立即具有加速 度 但物體的速度還得從零開(kāi)始增大 不可能立即具有速度 本題正確的選項(xiàng)是 B 拓展拓展 因?yàn)橥饬κ强梢酝蛔兊?所以加速度也是可以突變的 但是由于物體有慣性 所以 物體的速度不能突變 原來(lái)靜止的物體受到外力作用后速度只能從零開(kāi)始增大 例例 4 4 一物體在空中從靜止開(kāi)始下落 在 5s 內(nèi)下落 75m 物體受到的阻力恒為 4N 求物體 的質(zhì)量是多少 g 10m s2 解析解析 先求加速度 再以豎直向下為正方向 根據(jù)牛頓第二 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 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題一般有兩種情況 一是已知運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況 二是已 知受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況 加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)情況和受力情況之間的橋梁 所以不管是哪 種情況都是先求加速度 先把橋梁建起來(lái) 例例 5 5 水平地面上放一物體 用 4N 的水平力可使物體獲得 1 5m s2的水平加速度 用 5N 的水平力可使該物體獲得 2m s2水平加速度 求 1 用 6N 的水平拉力可以使該物體獲得 多大的水平加速度 2 此物與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大 取 g 10m s2 解析解析 本題可以直接應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解 以加速度方向?yàn)檎?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 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題時(shí) 一定要明確選定正方向 一般說(shuō)來(lái)選加速度方向?yàn)檎?向較好 在加速度方向已知的情況下更是如此 能力訓(xùn)練 能力訓(xùn)練 1 牛頓第二定律是在 的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的規(guī)律 采用 是研究多 因素問(wèn)題的一種基本方法 牛頓第二定律研究了 和 三個(gè)量的關(guān)系 即物體的加速度跟合外力成 跟物體的質(zhì)量成 2 靜止在光滑水平面上的物體 受到一個(gè)水平拉力的作用 當(dāng)力剛開(kāi)始作用的瞬間 下列 說(shuō)法正確的是 A 物體同時(shí)獲得速度和加速度 B 物體立即獲得加速度 但速度仍為零 C 物體立即獲得速度 但加速度仍為零 D 物體的速度和加速度都仍為零 3 3 下列說(shuō)法正確的是 A 由可知 a與成正比 a與成反比tva v t B 由可知 a與 F 成正比 a與m成反比mFa C a F 的方向總是一致的v D a F v的方向總是一致的 4 F1 F2兩力分別作用于同一物體 產(chǎn)生的加速度大小分別為 a1 2m s2和 a2 3m s2 若兩 力同時(shí)作用于該物體 其加速度可能為 A 1m s2 B 3m s2 C 5m s2 D 7m s2 5 如圖 3 3 1 所示 重為 10N 的物體以 v 在粗糙的水平面上向左運(yùn)動(dòng) 物 體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 1 現(xiàn)在給物體施加水平向右的拉力 F 其大小 為 20N 則物體受到的摩擦力和加速度大小可能為 g 取 10m s2 A 1N 20m s2 B 0 21m s2 C 1N 21m s2 D 1N 19m s2 6 如圖 3 3 2 所示 兩個(gè)相同的小球用彈簧連接 球 A 上端用細(xì)線系住掛起 來(lái) 則靜止后線被剪斷的瞬間 A 球的加速度大小為 方向?yàn)?B 球加速度大小為 7 質(zhì)量為 2kg 的物體在四個(gè)共點(diǎn)力作用下保持平衡 突然將其中大小為 2N 的一力沿逆時(shí) 針轉(zhuǎn)過(guò) 90 而保持其大小不變 其余三個(gè)的大小和方向都保持不變 則物體運(yùn)動(dòng)的加速度 大小 8 如圖 3 3 3 所示 自由落下的小球 從接觸豎直放置的彈簧開(kāi)始到彈簧 的壓縮量最大的過(guò)程中 小球的速度及所受的合外力的變化情況是 A 合力變小 速度變小 B 合力變小 速度變大 C 合力先變小 后變大 速度先變大 后變小 D 合力先變大 后變小 速度先變 小 后變大 9 鋼球在無(wú)限深的油槽中由靜止開(kāi)始下落 設(shè)油對(duì)球的阻力正比于其速率 則球的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)是 A 先加速后減速最后靜止 B 先加速后勻速 C 加速度減小到零時(shí)速度最大 D 加速度減小到零時(shí)速度最小 10 在光滑的水平面上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體 當(dāng)它所受的合力逐漸減小而方向不變時(shí) 則物體的 A 加速度越來(lái)越大 速度越來(lái)越大 B 加速度越來(lái)越小 速度越來(lái)越小 C 加速度越來(lái)越大 速度越來(lái)越小 D 加速度越來(lái)越小 速度越來(lái)越大 11 質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上 受到水平拉力F的作用 物體的加速度為a 當(dāng) 水平拉力增加到 2F時(shí) 加速度應(yīng)該 A 等于 2a B 大于 2a C 小于 2a D 無(wú)法判斷 12 在牛頓第二定律公式 F kma 中 關(guān)于比例系數(shù) k 的數(shù)值 下列說(shuō)法正確的是 A 在任何情況下 k 都等于 1 B k 的數(shù)值是由質(zhì)量 加速度和力的大小決定 C k 的數(shù)值是由質(zhì)量 加速度和力的單位決定 A 2m s2 B 2m s2 C 4m s2 D 2 2 m s2 4 D 質(zhì)量 加速度和力分別用千克 米 秒 2和牛頓做單位 k 的數(shù)值等于 1 13 從牛頓第二定律可知 無(wú)論怎么小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度 但是用較小的力去 推地面上很重的物體時(shí) 物體仍靜止 這是因?yàn)?A 推力比靜摩擦力小 B 物體有加速度 但太小 不易被察覺(jué) C 物體所受推力比物體的重力小 D 物體所受的合外力仍為零 14 如圖 4 3 4 所示 一小車(chē)放在水平地面上 小車(chē)的底板上放一光滑的小球 小球通過(guò)兩 根輕彈簧與小車(chē)兩壁相連 當(dāng)小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 兩彈簧L1 L2恰處于自然狀態(tài) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)L1變 長(zhǎng)L2變短時(shí) 以下判斷正確的是 A 小車(chē)可能正在向右做勻加速運(yùn)動(dòng) B 小車(chē)可能正在向右做勻減速運(yùn)動(dòng) C 小車(chē)可能正在向左做勻加速運(yùn)動(dòng) D 小車(chē)可能正在向左做勻減速運(yùn)動(dòng) 15 質(zhì)量為 2kg 的物體 運(yùn)動(dòng)的加速度為 1m s2 則所受合外力大小為是多大 若物體所 受合外力大小為 8N 那么 物體的加速度大小為多大 16 A B兩物體分別在力F1 F2作用下運(yùn)動(dòng) 若F1 F2 加速度之比a1 a2 5 3 則 A B兩物體的質(zhì)量之比m1 m2等于多少 若F1 2F2 則m1 m2又等于多少 素質(zhì)提高 素質(zhì)提高 1717 如圖圖 4 3 5 所示 木塊 A B 用一輕彈簧相連 豎直放在木塊 C 上 C 靜置于地面上 它們的質(zhì)量之比是 1 2 3 設(shè)所有接觸面 都光滑 當(dāng)沿水平方向迅速抽出木塊 C 的瞬間 A B 的加速度分別 是 aA aB 18 如圖 4 3 6 所示 質(zhì)量為 m 5kg 的物體 在圖所示的隨時(shí)間變化的合力 F 作用下 從 靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 求它前 5s 的位移 圖 4 3 6 L1L2 圖 4 3 4 圖 4 3 5 5 19 質(zhì)量為 2 的物體靜止在光滑的水平面上 若有大小均為 10的兩個(gè)外力同時(shí)作N2 用于它 一個(gè)力水平向東 另一個(gè)力水平向南 求它的加速度 20 用 2N 的水平拉力正好使木塊在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)用 4N 的水平推力 使 木塊在 2s