高中物理 第四章 第三课时 牛顿第二定律学案 新人教版必修1.doc

第三课时牛顿第二定律1深刻理解牛顿第二定律，把握a的含义2知道力的单位牛顿是怎样定义的3会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题一、牛顿第二定律1内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成a(a.正比b.反比)，跟它的质量成b(a.正比b反比)加速度的方向跟作用力的方向a(a.相同b相反)2表达式(1)比例式形式：a或fma(2)等式形式：fkma，式中k是比例系数，f是物体所受的合力(3)表达式：fma判一判(1)由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大(错误)提示：加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速大的物体，所受的合外力不一定大(2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定就小(错误)提示：由牛顿第二定律可知，当合外力一定时，加速度与质量成反比，当质量一定时，加速度与合外力成正比(3)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致(正确)提示：由牛顿第二定律可知，物体加速度的方向与合外力的方向总是一致二、力的单位1国际单位：牛顿，简称牛，符号为n2“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 n，即1 n1 kgm/s23比例系数k的意义(1)在fkma中，k的选取有一定的任意性(2)在国际单位制中k1，牛顿第二定律的数学表达式为：fma，式中f、m、a的单位分别为n、kg、m/s2判一判牛顿第二定律表达式fkma中的比例系数k，(1)力f的单位取n时等于1.(错误)(2)在国际单位制中才等于1.(正确)(3)加速度单位用m/s2时等于1.(错误)提示：牛顿第二定律可表达为fkma，当力、质量、加速度的单位都采用国际单位制中的单位时，比例系数k的取值为1.求瞬时加速度的几类力学模型在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型全面准确地理解他们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题这些模型的共同点是：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻其内部弹力处处相等且与运动状态无关这些模型的不同点是：模型特点轻绳只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失轻杆既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆的轴向；认为杆子既不可伸长，也不可缩短，杆子的弹力也可以发生突变轻弹簧既能承受拉力，又可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线；受力后发生较大形变，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当弹簧被剪断时，弹力立即消失橡皮条只能受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变，在极短时间内可认为弹力不变；当橡皮条被剪断，弹力立即消失【案例展示1】如图所示，一个质量为m2 kg的小球，被a、b两根绷紧的橡皮条拉着处于静止状态，如果烧断b橡皮条的瞬间，小球的加速度大小为2 m/s2.如果先剪断橡皮条a的瞬间，小球的加速度是_，原来橡皮条b的拉力是_(取g10 m/s2)【分析】根据牛顿第二定律和平衡条件可求出未剪断橡皮条b时a、b的拉力大小；根据牛顿第二定律可求得先剪断橡皮条a的瞬间小球的加速度【规范解答】烧断橡皮条之前，小球受到三个力的作用，重力mg、橡皮条a的拉力fa、橡皮条b的拉力fb，如图所示根据物体的平衡条件可得fafbmg.烧断橡皮条b的瞬间，橡皮条a的弹力不会突变，小球受到的合外力等于橡皮条b的拉力fb.由牛顿第二定律可得fbma，代入数据可得fb4 n，还可以求得fa24 n而在烧断橡皮条a的瞬间，橡皮条b的弹力不会突变，小球受到的合外力等于橡皮条a的拉力fa，由牛顿第二定律可得fama，代入数据可得a12 m/s2.【答案】12 m/s24 n【名师点评】(1)牛顿第二定律是力瞬间时作用的规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后物体的受力情况及其变化(2)明确两种基本模型的特点轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬时突变轻弹簧(或橡皮条)在两端均连有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力的大小与方向均不能突变【案例展示2】如图所示，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a1、a2.重力加速度大小为g，则有()aa10，a2gba1g，a2gca10，a2gda1g，a2g【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因a求解木块2的加速度时，误认为只受自身重力的作用，忽视了弹簧的弹力作用；实际上抽出木板的瞬间弹簧弹力不变b误认为木块1和木块2为一个整体，都只受重力的作用，具有相同的加速度，没有注意到弹簧对两木块依然有作用力【规范解答】在抽出木板的瞬间弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变木块1受重力和支持力，mgf，a10，木块2受重力和压力，根据牛顿第二定律a2g，故c正确【答案】c1下列说法中正确的是(b)a同一物体的运动速度越大，受到的合力越大b同一物体的运动速度变化率越小，受到的合力也越小c物体的质量与它所受的合力成正比d同一物体的运动速度变化越大，受到的合力也越大解析：速度大小与合力大小无直接联系，a错；由a，运动速度变化率小，说明物体的加速度小，也就是说物体受到的合力小，b对；物体的质量与合力无关，c错；速度的变化量的大小与物体所受合力的大小无关，d错2关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是(cd)a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零3初始静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的水平力的作用，则这个物体运动情况为(ac)a速度不断增大，但增大得越来越慢b加速度不断增大，速度不断减小c加速度不断减小，速度不断增大d加速度不变，速度先减小后增大解析：光滑水平面，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为合外力力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式fma可知：当f逐渐减小时，a也逐渐减小，但速度逐渐增大4有一恒力f施于质量为m1的物体上，产生的加速度为a1、施于质量为m2的物体上产生的加速度为a2；若此恒力f施于质量为(m1m2)的物体上，产生的加速度应是(d)aa1a2 b.c. d.解析：由fm1a1，fm2a2，f(m1m2)a，可得答案是d.5一个物体在几个力的作用下处于静止状态，若其中一个向西的力逐渐减小直到为零，则在此过程中的加速度(a)a方向一定向东，且逐渐增大b方向一定向西，且逐渐增大c方向一定向西，且逐渐减小d方向一定向东，且逐渐减小解析：物体在几个力的作用下处于平衡状态，即所受合外力为零当向西的力减小时，合外力向东且增大，根据fma可知，当合外力增大时，物体的加速度也增大6一个质量为2 kg的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为2 n和6 n，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为(bcd)a1 m/s2 b2 m/s2c3 m/s2 d4 m/s2解析：根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度与所受的外力的合力成正比题目所给的两个力大小分别为2 n和6 n，当两个力的方向相同时合力最大，最大值为2 n6 n8 n，当两个力的方向相反时合力最小，最小值为6 n2 n4 n，当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小大于4 n而小于8 n，所以两个力的方向发生变化时，合力的大小为4 nf合8 n根据牛顿第二定律可得a，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小2 m/s2a4 m/s2.7如图所示，光滑水平面上，水平恒力f拉小车和木块一起做匀加速直线运动，小车质量为m，木块质量为m，它们的共同加速度为a，木块与小车间的动摩擦因数为，则在运动过程中(bc)a木块受到的摩擦力大小一定为mgb木块受到的合力大小为mac小车受到的摩擦力大小为d小车受到的合力大小为(mm)a8如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是(cd)a小球刚接触弹簧瞬间速度最大b从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上c从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小d从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大9某物体做直线运动的vt图象如图所示，据此判断下图(f表示物体所受合力，x表示物体的位移)四个选项中正确的是(b)10水平面上有