2020最新高中物理专题4.3牛顿第二定律教案新人教版必备1

1、4.3 牛顿第二定律学习目标1 .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简单计算和处理有关问题。椽心归纳*麦霆突破一、对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律还应从以下几个方面深刻理解。因果性力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0,物体就具有力口速度矢量性F=malfr个矢量式。物体的加速度方1可由匕殳的自力方向决定,且尽与自力的方向相同瞬时性加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失同体性F=ma中F、m a都是对同一物体而后

2、的独立性作用在物体上的笥一个力都广生加速度,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和相对性物体的加速度是相对于惯性参考系而言的,即牛顿第二定律只适用于惯It参考系【示范题】（多选）对牛顿第二定律的理解正确的是 （）A.由F=ma可知，F与a成正比，m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合外力的方向一致D.当外力停止作用时，加速度随之消失【规尾解答】选C Do虽然Fe 表示牛顿第二定律，但F与a无关因且是由m和F共同;夬定的即2CFAH 目a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变3与1的方向永远相同.号上僦可知A、E错误£、 D正确“

3、1.（2012 海南高考）根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（）A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合外力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比【解析】选D。物体加速度的大小与物体受到的合力成正比 ，与物体的质量成反比，选项A错误；力是产生加 速度的原因，只要有合力，物体就有加速度，它们之间有瞬时对应关系，不存在累积效应，选项B错误；物体加 速度的大小与它受到的合力成正比 ,选项C错误；根据矢量的合成和分解得 Fx=ma,当Fx 一

4、定时,物体水平加速 度的大小与其质量成反比，选项D正确。2 .（多选）（2017 重庆一中高一检测）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，物体所受的合外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的合外力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=F/m可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比D.由m=F/m可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得【解析】选U d物体所受的合外力的大小是由物体的受力情况决定的,与物体的质量无关错:物体的质 ,由自身决定,与其所受的合外力及加速

5、度的大小均无关B错;物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其 施量成反比,C对物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力后由m4仙求得,D对。3 .（2017 南开中学高一检测 ）由牛顿第二定律知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为（）A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到C.推力小于摩擦力，加速度是负值D.推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止【解析】选Do牛顿第二定律中的力应理解为物体所受白合力。用一个力推桌子没有推动，是由于桌子所受推力、重力、地面的支

6、持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止，故选项D正确，选项A、B C错误。【变式训练】（2012 江苏高考）将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成 正比。下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图像，可能正确的是（）【解析】选d皮球在上升过程中速度拽来越小，所以空气旭力越来越小，重力与空气阻力的合力越来越小1 所以加速度越耒越小.一开始加速度最大，后来减小得越来越慢，最后速度为零时逾度变为重力加速度所以 答案选Cc.、合外力、加速度和速度的关系1.合外力与加速度的关系:合外力加森度合外力方向决人7尸方向总相同定加速度方向支沙之心公不。与

7、尸大小成正比比加速度大小2.直线运动中加速度与速度的关系:"加速度,的方向（物体速度增大）（物体速度减小143 .力与运动的关系:物体受运动状力作用f态变化物体速度变化（力与速度同为川西。（力与速度反瓦卜|4 .两个加速度公式的区别:（1）a= v是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法。t（2）a=F/m是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。【示范题】（2017 重庆一中高一检测）一质点受多个力的作用，处于静止状态。现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其他力保持不变，

8、则质点的加速度大小 a和速度大小v的变化情况是（）A.a和v都始终增大B.a和v都先增大后减小C.a先增大后减小，v始终增大D.a和v都先减小后增大视场解答选C,质息受多个力的作用处于静止状态,则多个力的合力为雪，箕中任意一个力与剩余所有力 的合力大小相等、方向市眼r使其申一个力的大H福海瓶卜到零再恢复到原来的大小恻所有力的合力先变大 后变小，但合力的方向不变.根据牛顿第二定律月先增大后城小,V蛤密增大r故选C。1.（2017 重庆八中高一检测 ）在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时，则物体的（）A.加速度越来越大，速度越来越大B.加速度越来越小，速度越来

9、越小C.加速度越来越大，速度越来越小D.加速度越来越小，速度越来越大【解析】选D。由牛顿第二定律可知，当物体所受合外力减小时，加速度会越来越小；由于合外力方向保持不 变，加速度方向与速度方向始终相同，故速度越来越大，所以，正确选项为Do2.（2017 南开中学高一检测）物体在与其初速度始终共线的合力F的作用下运动。取vo方向为正，合力F随时间t的变化情况如图所示，则在0t1这段时间内（）A.物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B.物体的加速度先增大后减小,速度也是先增大后减小C.物体的加速度先减小后增大,速度一直在增大D.物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小【解析】选d由题图可知

10、物体所受的含力先减小后增大）故由牛顿第二定律可物体的力曜度先减小后熔 大;由于物体所受合力与其初速度始终组彘且由图可知合力媲冬大于零.故整个运动过程中加速度方向始终 与物体的初速度方向一致，物体的速度一直在增大;所以，选项C正确，选项A D错误口【变式训练】1.（2017 重庆七中高一检测 ）关于速度、加速度和力的说法 ，正确的是（）A.当物体速度为零时，所受合外力不一定为零B.当物体所受合外力不变时，运动状态一定不变C.加速度大小不断变小，速度大小也一定不断变小D.加速度方向保持不变，速度方向也一定保持不变【解析】选A。加速度大小与速度大小无直接关系，物体速度为零时，合外力不一定为零，选项A

11、正确；加速度大小不断变小，速度大小不一定减小，如加速度减小的加速直线运动，故选项C错误；当合外力不变时，加速度不变，速度变化，如匀加速直线运动，故选项B错误；当物体先做减速运动，速度为零后再反向加速时加速度方 向不变，但速度方向发生了变化，故选项D错误。-t图是下面哪一个（）【解析】选A。上升阶段，小球所受空气阻力随小球速度的减小而减小。小球所受合力2.以初速度 V0竖直向上抛出一个小球，小球所受的空气阻力与速度大小成正比，从抛出到落地小球运动的vF=G+F,合力越来越小所以上升阶段小球的加速度越来越小。下降阶段，小球所受空气阻力随小球速度的增大而增大，小球所受合力F' =G-Ff,合

12、力越来越小，所以下降阶段小球的加速度也越来越小。v -t图像中，只有A项所表示的运动加 速度越来越小，A项正确。三、牛顿第二定律的应用1 .应用牛顿第二定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象。(2)进行受力分析和运动状态分析 ，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程。(3)求出合力或加速度。(4)根据牛顿第二定律列方程求解。2 .两种求加速度的方法：(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用 ，应用平行四边形定则求这两个力的合力 ，再由牛顿第二定律求出物 体的加速度的大小及方向。加速度的方向就是物体所受合力的方向。反之，若知道加速度的方向也可应用牛顿第二定律求物体所受的合力的方向。(2)正交分解法

13、：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力 ，再应用牛顿第二定律求加速度。Fx max在实际应用中常将受力分解 ，且将加速度所在的方向选为 x轴或y轴，有时也可分解加速度，即.Fy may【示范题】(2017 育才中学高一检测 )如图所示，一个质量 m=2kg的物体置于水平面上，在F=10N的水平力 作用下，由静止开始沿水平面做匀加速直线运动，它与水平面之间的动摩擦因数为0.2,则物体运动的加速度是多大？ 4s内通过的距离是多少 ？(g取10m/s2)1, F【规范解答】对物体进行受力分析，如图所示。在竖直方向上hmn等="10N=20N所以,F尸叶在水平方向上在牛顿第二定

14、律可得：代入数据解得：曲3皿岁物体的莅移 x= ata= 343m=24m答案：3m/s2 24m【通关1+137°角,则物体的加速度和 4s内1.（拓展延伸）【示范题】中，若将拉力F的方向改为斜向右上与水平方向成通过的距离又是多少？(g 取 10m/s2, sin37 ° =0.6,cos37 ° =0.8)【解析】对物体进行受力分析，并建立如图所示直角坐标系。在Y轴方向上含力为零，故Fir-F,-mg所以1=女培1广2处0"lCx5in37DN=14N所以下.四 UN又14N=2HN在式轴方向上，由牛顿第二定律可得;代人数据解得：a=2.6m物体的位

15、移X=，如=1 K2.6乂平m=2O.8m 22答案：2.6m/s 2 20.8m2.（2017 南开中学高一检测 ）如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N,完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为 1kg的物块。在水平地面上，当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10N,当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为8N,这时小车运动的加速度大小是（）n777?777?7乙22A.2m/sB.4m/sC.6m/s 2 D.8m/s 2【解析】选B。当弹簧测力计甲的示数变为8N时，弹簧测力计乙的示数变为12N,这时物块所受的合力为 4M由牛顿第二定律F=ma得物块的加速度 a=

16、F/m=4m/s2,故选项B正确。【变式训练】1. 一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆王相对小车静止，其悬线与竖直方向成0角，如图所示。问小车的加速度多大 ，方向怎样？【解析】（利用正交分解法求解）：摆球的受力情况如图乙所示.由牛顿第二定律得：FsiiiGniaF<jo-mg=0由得AgtanH,方向水平向左Q答案：gtan 0方向水平向左2.一个质量m=2kg的木块，放在光滑水平桌面上，受到三个大小均为 F=10Z与桌面平行、互成120°角的拉 力作用，则木块的加速度多大？若把其中一个力反向，木块的加速度大小又为多少 ？【解析】由于同一平面内、大小相等、互成12

17、0°角的三个力的合力等于零 ，所以木块的加速度 a=0。木块受到三个力作用平衡时，其中任何两个力的合力必与第三个力等大反向。如果把某一个力反向，则木块所受的合力F合=2F=20N,所以其加速度为 a=F/m =10m/s 2,方向与反向后的这个力方向相同。答案：0 10m/s2【资源平台】备选角度：牛顿第二定律与图像结合问题【示范题】（多选）如图甲所示，在粗糙水平面上，物块A在水平向右的外力 F的作用下做直线运动，其速度一 时间图像如图乙所示，下列判断正确的是（）zr/dn-j甲乙A.在01s内，外力F不断增大B.在13s内，外力F的大小恒定C.在34s内，外力F不断减小D.在34s

18、内，外力F的大小恒定【标准解答】选凤&在 Ais内t物块做匀加速直线运动，外力F恒定故A错在I内物块做匀速运亚 外力r也恒定上正确在34s内，物块做加速度逐墙大的漏速运动手以外力F不断属小,C正确D错。易错辩析塌速谍区不同模型瞬时加速度的求法辨析物体在某时刻的瞬时加速度由合力决定，当物体受力发生变化时，其加速度同时发生变化。这类问题常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条等模型。全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题。(1)它们的共同点：质量忽略不计 ，都因发生弹性形变产生弹力 ，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关。(2)它们的不同点：弹力表现形式弹力方向弹力能否突笠轻绳

19、拉力沿绳收缩方向台匕 目匕轻杆拉力、支持力不确定能轻弹簧拉力、支持力沿弹簧轴线不能橡皮条拉力沿橡皮条收缩方向不能【案例展示】(多选)(2017 重庆八中高一n的另一端分别固定于 p、Q球静止时间，球的加速度a应是()检测)如图所示，质量为m的球与弹簧I和水平细线n相连 ，I、,I中拉力人小 f , n中拉力人小Ft2,当仅剪断I、n中的一根的瞬0A.若剪断I，则a=g,竖直向下B.若剪断n，则a= FT2/m,方向水平向左C.若剪断I，则a= FWm,方向沿I的延长线D.若剪断n，则a=g,竖直向上【精讲精析】选 A、B。若剪断I时，水平绳n的拉力瞬间消失，小球只受到重力的作用，由牛顿第二定律

20、得小 球加速度a=g,方向竖直向下；若剪断n，弹簧的弹力不会马上消失，这时小球受到重力和弹簧弹力的作用，合力的方向水平向左，大小为,由牛顿第二定律得小球加速度a= FT2/m,方向水平向左，故选项A B正确。【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项错误原因B误认为水平细线n断开时，弹簧I对小球的拉力会发生变化，变化量无法确定，漏选BoC误认为当弹簧I断开时，水平细线n对球的拉力依然存在，小球所受合力沿I的延长线。D误认为水平细线n断开时，弹簧I对小球的拉力会立即消失 ，小球只受重力的作用。【自我小测】1.（2017 重庆一中高一检测）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 ai、a2,重力加速度大小为 g,则有（）A.ai=g,a 2=gB.a 1=0,a 2=gmC.a i=0,a 2D.aig,a 2【解析】选c“将木板沿水平方向突然抽出的瞬间强篝还没来得及发生形变,故木块l所受合力为零.梭I 的加速度且】W：将木板沿水平方向突然抽出的瞬间汴板对木块2的支持力瞬间消失,木块2所受的合力为 （M+m起由牛顿第二定律可得，木城2的加速度跛