2016-2017學(xué)年高中物理專題4.3牛頓第二定律講基礎(chǔ)版解析版新人教版必修

1、4.3 牛頓第二定律 知識(shí)點(diǎn)一、牛頓第二定律牛頓第二定律1內(nèi)容物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同2表達(dá)式(1)比例式：aeq f(F,m)或Fma.(2)等式：Fkma(各量單位未知時(shí))，其中k為比例系數(shù)，F(xiàn)指物體所受的合力對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律反映了力作用在物體上，產(chǎn)生的加速度跟力及物體質(zhì)量的關(guān)系，對(duì)于它們之間的關(guān)系，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：因果性只要物體所受合力不為0(無(wú)論合力多么小)，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因矢量性物體加速度的方向與物體所受力(或合力)的方向總是相同瞬時(shí)性由于aF，則物體的加速度與物體所受的力總是同時(shí)存

2、在，同時(shí)變化，則時(shí)消失同一性F、m、a三者對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體獨(dú)立性作用在物體上的每個(gè)力都將獨(dú)立地產(chǎn)生各自的加速度，與物體是否受其他力的作用無(wú)關(guān)，合力的加速度為這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度必須是對(duì)靜止的或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系而言的，對(duì)做加速運(yùn)動(dòng)的參考系不適用特別提醒(1)力與加速度為因果關(guān)系，力是因，加速度是果，力與加速度無(wú)先后關(guān)系(2)通過(guò)關(guān)系式meq f(F,a)可以計(jì)算物體的質(zhì)量，但物體的質(zhì)量與合外力及加速度無(wú)關(guān)【典型例題】【例題1】根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是()A物體加速度的大小跟它的質(zhì)量、受到的合力無(wú)關(guān)B物體所受合外力必須達(dá)到一定值時(shí)，才能使物體產(chǎn)生加速度C物體加速度的大

3、小跟它所受的作用力中的任一個(gè)的大小成正比D當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合外力的水平分力不變時(shí)，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比【答案】D【針對(duì)訓(xùn)練】物體靜止在光滑的水平桌面上從某一時(shí)刻起用水平恒力F推物體，則在該力剛開(kāi)始作用的瞬間()A立即產(chǎn)生加速度，但速度仍然為零B立即同時(shí)產(chǎn)生加速度和速度C速度和加速度均為零D立即產(chǎn)生速度，但加速度仍然為零【答案】A【解析】力F作用的瞬間，物體立即產(chǎn)生加速度，但此時(shí)速度仍然為零速度的變化需要一段時(shí)間綜上所述，A正確知識(shí)點(diǎn)二、力的單位 1力的單位牛頓的定義在國(guó)際單位制中力的單位是牛頓，符號(hào)為N.它是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速

4、度的力，叫作1 N，即1 N1kgm/s2.2比例系數(shù)k的意義(1)在Fkma中，k的取值與所選單位制有關(guān)(2)在國(guó)際單位制中k1，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：F=ma，式中F、m、a的單位分別為N、kg、m/s2.綜合上節(jié)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)于力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系，我們可以用下面的比例式來(lái)表示若k=1，上面的表達(dá)式就變成了最簡(jiǎn)單的表達(dá)式F = ma當(dāng)質(zhì)量是m=1kg的物體在某個(gè)力的作用下獲得加速度a=1 m/s2，由公式F= ma我們知道這個(gè)力的大小就是F=ma=1kg1m/s2=1kgm/s2，后人為了紀(jì)念牛頓，就把kgm/s2這個(gè)單位稱為牛頓物理學(xué)中規(guī)定 : 1N=1Kg.m/s2牛頓第

5、二定律內(nèi)容：物體加速度的大小跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同表達(dá)式: F合 ma知識(shí)點(diǎn)三、牛頓第二定律的應(yīng)用 應(yīng)用牛頓第二定律解題的方法(1)由牛頓第二定律Fma可知，合力F的方向與加速度a的方向相同解題時(shí)，若已知加速度的方向，就可推知合力的方向；反之，若已知合力的方向，亦可推知加速度的方向(2)求合力F時(shí)，要靈活選用力的合成法或正交分解法等方法處理合成法：當(dāng)物體受兩個(gè)力時(shí)，一般用合成法求合力正交分解法：當(dāng)物體受兩個(gè)以上的力的作用時(shí)，常用正交分解法求合力多數(shù)情況下是把力正交分解到加速度的方向上和垂直于加速度的方向上，列式為eq blcrc (avs4alco

6、1(FxF1xF2xF3xmax,FyF1yF2yF3ymay)；若物體的受力在兩個(gè)互相垂直的方向上，也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上，分解加速度力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系1力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系2速度的增減速度增大還是減小，要看速度和加速度的方向關(guān)系，加速度大小的變化是由合力大小變化決定的3區(qū)別加速度的定義式與決定式定義式aeq f(v,t)，即加速度定義為速度變化量與所用時(shí)間的比值，而aeq f(F,m)則揭示了加速度取決于物體所受的合力與物體的質(zhì)量要點(diǎn)歸納1合外力與加速度的關(guān)系2直線運(yùn)動(dòng)中加速度與速度的關(guān)系3力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系【典型例題】【例題2】如圖所示，自動(dòng)扶梯與水平面夾角為，上面站著質(zhì)量為m的人，當(dāng)自動(dòng)扶梯以

7、加速度a加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求扶梯對(duì)人的彈力FN和扶梯對(duì)人的摩擦力Ff?！緦忣}指導(dǎo)】這是一個(gè)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，人受到豎直向下的重力mg、豎直向上的支持力FN和水平向右的摩擦力Ff，因?yàn)槿说募铀俣确较蜓胤鎏菹蛏?，所以人所受的這三個(gè)力的合力方向也沿扶梯向上。用正交分解法解答牛頓第二定律問(wèn)題，多數(shù)情況下是加速度落在坐標(biāo)軸上，分解力建立方程求解，但有些問(wèn)題分解加速度較為方便，解題中應(yīng)注意總結(jié)。【答案】mgmasinmacos【解析】解法一：建立如圖甲所示的直角坐標(biāo)系，人的加速度方向正好沿x軸正方向，由題意可得x軸方向：FfcosFNsinmgsinmay軸方向：FNcosFfsinmgcos0解得FNmgmasin，F(xiàn)fmacos?！踞槍?duì)訓(xùn)練】如圖所示，質(zhì)量為m20 kg的物塊受到與水平面成37角、大小為100 N的力的作用，在水平地面上以2 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，試分析當(dāng)撤去力F時(shí)，物體的加速度為多少？【答案】2.86 m/s2方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反【解析】設(shè)未撤去力F時(shí)，物體受力如圖所示水平方向上根據(jù)牛頓第二定律得FcosFfma.所以FfFcosma80 N40 N40 N.豎直方向上物體受力平衡，即FsinFNmg，所以FNmgFsin200 N60 N140 N.又由FfFN，得eq f(Ff,FN)e