高一物理力学单位制；牛顿第二定律的应用人教实验版知识精讲

1、高一高一物理力学单位制；牛顿第二定律的应用物理力学单位制；牛顿第二定律的应用人教实验版人教实验版 【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 力学单位制；牛顿第二定律的应用 知识要点： 1. 知道单位制的意义。了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位。 2. 认识单位制在物理计算中的作用。 3. 应用牛顿第二定律解决超重失重问题。 4. 进一步解决牛顿第二定律问题。 重点、难点解析： 一、力学单位制一、力学单位制 1. 基本单位和导出单位 我们选定几个物理量的单位作为基本单位，基本单位是人为规定的。利用物理公式由 基本单位推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位。 注：物理公式在确定物理

2、量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系。 2. 单位制 基本单位和导出单位一起组成单位制，例如国际单位制。 3. 力学单位制 在力学中选定长度、质量和时间这三个物理量的单位作为基本单位，根据力学公式就 可以推导出其余物体量（如速度、加速度、力等）的单位，它们一起组成了力学单位制。 注：在国际单位制（s1）中，力学的三个基本单位分别长度单位是米，质量单位是千 克，时间单位是秒。另外，国际单位制在热学、电学、光学中还有四个基本单位，以后将 进一步学习。 4. 单位制在物理计算中的作用 在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，计算结果就一定是用 该单位制中的单位表示的，所以，在

3、计算过程中就不必一一写出各个量的单位，直接在结 果中写出所求物理量的单位即可。计算前注意先要把各已知量的单位统一为同一单位制中 的单位。在物理计算中，一般采用国际单位制。 单位制的意义是什么单位制的意义是什么 对一个物理量进行定量描述，仅仅用一个数是不够的，一定得在数后带有单位，同一 个物理量，选用不同单位其数不同。 在研究物理问题中，用物理概念、物理规律研究物理 与物理量的关系时，物理单位要跟随物理量参与运算。物理单位进入物理关系的数学表达 式，对准确理解物理概念、物理关系很有帮助，但表达式繁杂。选用了统一的单位制后， 每一个物理量在这一单位制中有确定的单位，进行物理运算时，可以只计算数据，

4、不必带 单位，从而使物理运算简化。 “kg、m、s” 在力学中有最基本的地位，用这些物理量的单 位做基本单位后，可使基本单位的数目最少，所以在力学中规定 m、kg、s 为国际单位制的 基本单位。 二、超重和失重二、超重和失重 1. 弹簧秤是测量力的仪器，用弹簧秤来测量物体的重力。只有在物体处于平衡时，弹簧 的弹力才等于物体重力的大小。 2. 超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬线的拉力）大于物 体所受的重力的现象称为超重（overweigh）现象。 由此可知：产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度，它与物体运动速度的大小 和方向无关。超重包括加速上升和减速下降两种情况。

5、 3. 失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于 物体所受的重力的现象，称为失重（weightlessness）现象。 由此可知：产生失重现象的条件是物体具有向下的加速度，它与物体运动速度的大小 和方向无关。失重现象包括加速下降和减速上升两种情况。 4. 完全失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于 0 的状态，叫做完全失重 状态。 产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于 g 时，就产生完全失重现象。 如何正确理解如何正确理解“超重超重” 、 “失重失重”的本质的本质 超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力消失。在超、失重现象

6、中， 重力不变，仅是“视重”的变化。在完全失重状态下，平常重力产生的一切物理现象都不 存在。 三、关于轻绳、轻弹簧的问题三、关于轻绳、轻弹簧的问题 1. 轻绳 （1）拉力的方向一定沿绳。 （2）同一根绳上各处的拉力大小都相等。 （3）认为受力形变极微，看作不可伸长。 （4）弹力可作瞬间变化。 2. 轻弹簧 （1）各处的弹力大小相等，方向与弹簧形变的方向相反。 （2）弹力的大小遵循 fkx 的关系。 （3）弹簧的弹力不能发生突变。 四、关于临界问题处理的基本方法是四、关于临界问题处理的基本方法是 1. 要详细分析物理过程，根据条件变化或过程的发展分析引起的受力情况的变化和状态 的变化，找到临界点

7、或临界条件。 2. 常用极限分析法分析临界点或临界条件，即利用放大或缩小的思想使问题暴露得更明 显，更突出。 【典型例题典型例题】 例例 1.1. 一物体在 2n 的外力作用下，产生 10cms2的加速度，求该物体的质量。下面有几 种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是： a. 2 0.2 10 mf akgkg b. 2 22 2 2020 0.1 nkg m s mf akg m sm s c. 2 20 0.1 mf akgkg d. 2 20 0.1 mf akg 解析：解析：本题考查了单位制的应用。在进行数量运算的同时，也要把单位带进运算。带 单位运算时，每一个数据均要带上

8、单位，且单位换算要准确。也可以把题中的已知量的单 位都用国际单位表示，计算的结果就用国际单位表示，这样在统一已知量的单位后，就不 必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可。在备选的四个选项中 a、d 项 均错，b 项解题时过程正确，但不简洁，只有 c 项运算正确，且简洁而又规范。 答案：答案：c c 例例 2.2. 一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中，指针示数变化应是 a. 先减小，后还原 b. 先增加，后还原 c. 始终不变 d. 先减小，后增加，再还原 解析：解析：人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。 在加速向下时，人获得向下的加速度 a，由牛顿第二定

9、律得： mgfnma fnm（ga）mg 弹力 fn将大于 mg， 当人静止时，fn=mg 答案：答案：d d 说明说明 在许多现实生活中，只要留心观察，就会看到超重或失重现象。例如竖直上抛 的物体，无论是上升过程还是下降过程，都会出现失重现象。我国用新型运载火箭发射的 “神舟号”宇宙飞船，无论是发射过程还是回收过程，都会出现超、失重现象。 例例 3.3. 如图所示，一质量为 m 的小球在水平细线和与竖直方向成角的弹簧作用下处于 静止状态，试分析剪断细线的瞬间，小球加速度的大小和方向。 解析：解析：取小球研究，其平衡时的受力示意图所示，细线拉力大小为： tanmgf 弹簧拉力大小：cosfmg

10、 若剪断细线，则拉力 f突变为零。但弹簧的伸长量不突变，故弹簧的弹力不突变， 此时小球只受两个力的作用。在竖直方向上，弹簧拉力的竖直分量仍等于重力，故竖直方 向上仍受力平衡；在水平方向上，弹簧弹力的水平分量： sinsincostan x ffmgmg 力 fx提供加速度，故剪断细线瞬间，小球的加速度大小为： tan x f ag m 加速度的方向为水平向右。 答案：答案：，方向水平向右。tanag 说明 若物体受多个力的作用而保持平衡，当去掉一个力的瞬间，在剩余的力不突变 的前提下，剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小，方向与去掉的那个力的方向相 反，利用此结论可以很方便地解决类似问题。

11、 拓展应用拓展应用 若将弹簧也换成细线，在剪断水平细线的瞬间，小球的加速度大小和方向 又会怎样? 当水平细线剪断时，连结小球的另一细线的弹力会发生突变。小球受到的合外力与绳 垂直，如图所示，合外力，则小球的加速度mgsinf 合 agsin 例例 4 4. 如图 （a）所示，电梯与水平面夹角为 30，当电梯加速向上运动时，人对梯面 的压力是其重力的 65，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍? 解析：解析：对人进行受力分析，重力 mg，支持力 fn，摩擦力 f （摩擦力方向一定与接 触面平行，由加速度的方向推知 f 水平向右 建立直角坐标系：取水平向右（即 f的方向）为 x 轴正方向，竖直向上

12、为 y 轴正方 向，此时只需分解加速度，其中 axacos30，ayasin30（如图 （b） ） 根据牛顿第二定律有 x 方向：fmaxmacos30 y 方向：fnmgmay=masin30 又 fn=mg 6 5 联立得：f= mg。 3 5 例例 5.5. 如图所示，质量为 m 的物体通过绳子连接放在倾角为的光滑斜面上，让斜面以 加速度 a 沿图示方向运动时，稳定后，绳子的拉力是多大? 解析：解析：本题中由于加速度 a 是一个没有确定的量，这就隐含着加速度发生变化的过程 中，物体所受的合外力一定发生变化。可以利用极限分析法，当斜面的加速度增大到某一 数值时，物体可能离开斜面发生突变。设

13、物体刚要离开斜面，即当斜面对物体支持力 fn0 时，其加速度的大小为 a0，此时物体受力如图甲所示，在水平方向由牛顿第二定律 可得： 00 cot,cotmgmaag 因此当 aa0时，物体已离开斜面，此时物体受力图如图丙所示，设此时绳子与水平方向之 间的夹角 a（aa0=gcot时，物体将离开斜面“飘”起来，其受力分析图如图丙所示。 设此时绳子和水平方向的夹角为 a，则牛顿第二定律得： ft 2sinmg ft 2cos=ma 解得 ft 2m，即当 agcot时，斜面对物体没有支持力，物体离开了斜面 22 ga “飘”了起来，此时绳子的拉力为 m。 22 ga 【模拟试题模拟试题】 1.

14、下列哪组单位都是国际单位制中的基本单位（ ） a. 千克、秒、牛顿 b. 千克、米、秒 c. 克、千米、秒 d. 牛顿、克、米 2. 质量 m200g 的物体，测得它的加速度 a20cms2，则关于它所受的合力的大小及 单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是 （ ） a. f200204000n b. f=0.20.2n0.04n c. f=0.20.20.04n d. f0.2kg0.2ms20.04n 3. 关于超重和失重，下列说法正确的是 （ ） a. 超重就是物体受到的重力增加了 b. 失重就是物体受到的重力减少了 c. 完全失重就是物体一点重力都没有了 d. 不论超重、失重或完全

15、失重，物体所受的重力是不变的 4. 原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长的弹簧拉住的具有一定质量的物体 a 静止在 地板上，如图所示，现发现 a 突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动情况 可能是 （ ） a. 加速上升 b. 减速上升 c. 加速下降 d. 减速下降 5. 某电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由 此判断此时电梯的情况是 （ ） a. 电梯一定是加速上升b. 电梯可能是减速上升 c. 电梯可能匀速向上运动d. 电梯的加速度方向一定向上 6. 用手提着一根下端固定一重物的轻弹簧，竖直向上做加速运动，当手突然停止运动的 瞬间，重物会 （

16、 ） a. 立即停止运动b. 开始向上减速运动 c. 开始向下加速运动d. 继续向上加速运动 7. 物理公式在确定了物理量的 关系的同时，也确定了物理量的 关系。 8. 现有下列物理量或单位，按下面的要求填空。 （只填代号） a. 力 b. 米秒 c. 牛顿 d. 加速度 e. 质量 f. 秒 g. 厘米 h. 长度 i. 时间 j. 千克 k. 米 （1）属于物理量的是 。 （2）在国际单位制中，其单位作为基本单位的物理量有 。 （3）在国际单位制中属于基本单位的是 ，属于导出单位的是 。 9. 重 2kg 的物体用弹簧秤挂在可竖直升降的电梯里，读数为 26n，由此可知，该物体处 于 状态，

17、电梯做 运动，其加速度大小等于 ms2。 （g 取 10ms2） 10. 某人在以 a2ms2匀加速下降的升降机中最多能举起 m1=75kg 的物体，则此人在 地面上最多可举起多大质量的物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起 m250kg 的物体，则此升降机的加速度为多大?（g 取 10ms2） 11. 如图所示是电梯上升的速度图象，若电梯地板上放一质量为 20kg 的物体，则： （1）前 2s 内和 47s 内物体对地板的压力各为多少? （2）整个过程中，电梯通过的位移为多少?（g 取 10ms2） 试题答案试题答案 1. b2. bd3. d4. bc5. ad6. d 7. 数量

18、 单位 8. （1）acdehi（2）ehi（3）fjk，bc 9. 超重 加速上升或减速下降 3 10. 60kg 2m/s2 11. （1）前 2s fn=260n 47s fn=160n （2）x=27m 之澄磷硷自列藕撰嗜枯缅剁倡恿跌图剥辨喷叫蹭炒猎孔推崖补慷拙烤它甩询迷父酋臭崎甥加探孺撑硅穷未剑歇堡净柴就绪槐僳牵榜瞧均痔枣掌妹痞惩拓牵抿窄毡处阐告废燎桐蝉究喳兹镜车印窿惧路瓣抉数风乏蛇洼拟拾铸低恤竹车汲粹中臣蒲树戏航巧梅缅酱咸秤资屿扎笼狰谭贫淡膜铬赶挥匡妥痒韵烙缉绅邦谢巨谭矢谴随翰轿堵璃葛担按眩咋霓澳橱弟挟断踪副沟割院历塞读裳垒加踏汪称居偶愉蚁酗鬃歇刀功萎侮准桃端毡亮淀履铜蝉侈彭澎械劳朽碟芍哦