【立体设计】2012高考生物理 第3章 第2讲 牛顿第二定律知识研习 新人教版

1、牛顿第二定律牛顿第二定律(1)内容：物体的加速度跟作用力成内容：物体的加速度跟作用力成 ，跟物体的质，跟物体的质量成量成 (2)表达式：表达式：.(3)力的单位：当质量力的单位：当质量m的单位是的单位是、加速度、加速度a的单位的单位是是时，力时，力F的单位就是的单位就是N，即，即1 kgm/s21 N.正比正比反比反比Fmakgm/s2(4)物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的瞬时对应关系受合外力的瞬时对应关系(5)牛顿第二定律的适用范围牛顿第二定律的适用范围牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于 参考系参考系(相对地面静止或相对

2、地面静止或匀速直线运动的参考系匀速直线运动的参考系)；牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于物体物体(相对于分子、相对于分子、原子原子)、运动运动(远小于光速远小于光速)的情况的情况惯性惯性宏观宏观低速低速 (即时巩固解析为教师用书独有即时巩固解析为教师用书独有)考点一考点一对牛顿第二定律的理解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关系，着重牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的关系，着重解决了加速度的大小、方向和决定因素的问题对于牛顿第解决了加速度的大小、方向和决定因素的问题对于牛顿第二定律，应从以下几方面加深理解：二定律，应从以下几方面加深理解：同向性同向性公式公式Fma

3、是矢量式，任一时刻，是矢量式，任一时刻，F合合与与a同向同向正比性正比性m一定时，一定时，aF合合瞬时性瞬时性a与与F对应同一时刻，即对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合为该时刻物体所受合外力外力因果性因果性F是产生是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性同一性有有3层意思：层意思：加速度加速度a相对同一惯性系相对同一惯性系(一般指地面一般指地面)Fma中，中，F、m、a对应同一物体或同一系统对应同一物体或同一系统Fma中，各量统一使用国际单位中，各量统一使用国际单位独立性独立性作用于物体上的每一个

4、力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，即Fxmax，Fymay局限性局限性只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性惯性系系)而言的而言的【案例【案例1】如图】如图

5、(a)、(b)所示，图中细线均不可伸长，所示，图中细线均不可伸长，物体均处于平衡状态如果突然把两水平细线剪断，求剪断物体均处于平衡状态如果突然把两水平细线剪断，求剪断瞬间小球瞬间小球A、B加速度的大小加速度的大小(已知已知)【解析】【解析】对对A球进行受力分析，如下图球进行受力分析，如下图(a)，剪断线，剪断线后，小球将做圆周运动，则剪断瞬间小球的加速度后，小球将做圆周运动，则剪断瞬间小球的加速度a1方向沿方向沿圆周切线方向，其大小圆周切线方向，其大小对对B球进行受力分析，水平细线剪断瞬间，球进行受力分析，水平细线剪断瞬间，B球受重力球受重力G和弹簧弹力和弹簧弹力F且大小不变如图且大小不变如图

6、(b)所示，则所示，则F2mBgtan，所以，所以B球的加速度球的加速度a2方向水平向右，大小方向水平向右，大小a2gtan.【答案】【答案】gsingtan【技巧点拨】【技巧点拨】(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素重点物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化发生变化(如撤力、变力、断绳等如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！和受力分析，切忌想当然！(2)对于细绳和轻弹簧对于细绳和轻弹簧(包括弹性绳包括弹性绳)，细绳弹力和接触面，细绳弹力和接触面的

7、弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变的弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变(3)绳断后，球只受两个力的作用，故采用了合成法绳断后，球只受两个力的作用，故采用了合成法【即时巩固【即时巩固1】如图所示，在光滑的水平面上，质量如图所示，在光滑的水平面上，质量分别为分别为m1和和m2的木块的木块A和和B 之间用轻弹簧相连，在拉力之间用轻弹簧相连，在拉力F作作用下，以加速度用下，以加速度a做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力F，此瞬时，此瞬时A和和B的加速度为的加速度为a1和和a2，则，则()Aa1a20Ba1a，a20【解析】【解析】首先研究整体，求出拉力首先研

8、究整体，求出拉力F的大小的大小F(m1m2)a.突然撤去突然撤去F，以，以A为研究对象，由于弹簧在短时间内弹为研究对象，由于弹簧在短时间内弹力不会发生突变，所以力不会发生突变，所以A物体受力不变，其加速度物体受力不变，其加速度a1a.以以B为研究对象，在没有撤去为研究对象，在没有撤去F时有：时有：FFm2a，而，而F(m1m2)a，所以，所以Fm1a.【答案】【答案】D考点二考点二应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤1明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体出被研究的物体2进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，进行

9、受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程明确物体的运动性质和运动过程3选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向4求合外力求合外力F合合5根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方程求解，必要时还列方程求解，必要时还要对结果进行讨论要对结果进行讨论【技巧提示】【技巧提示】(1)牛顿第二定律牛顿第二定律Fma在确定在确定a与与m、F的数量关系的同时，也确定了三个量间的单位关系因为的数量关系的同时，也确定了三个量间的单位关系因为此式为矢量式，所以

10、也确定了此式为矢量式，所以也确定了a和和F间的方向关系间的方向关系(2)应用牛顿第二定律求应用牛顿第二定律求a时，可以先求时，可以先求F合合，再求，再求a；还；还可以先求各个力的加速度，再合成求出合加速度可以先求各个力的加速度，再合成求出合加速度【案例【案例2】(2010福建理综福建理综)质量为质量为2 kg的物体静止在的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等从大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等从t0时刻开始，时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力物体受到方向不变、大

11、小呈周期性变化的水平拉力F的作的作用，用，F随时间随时间t的变化规律如图所示重力加速度取的变化规律如图所示重力加速度取g10 m/s2，则物体在，则物体在t0至至t12 s这段时间的位移大小为这段时间的位移大小为()A18 mB54 mC72 mD198 m【答案】【答案】B【即时巩固【即时巩固2】(2010安徽理综安徽理综)质量为质量为2 kg的物体在的物体在水平推力水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的，其运动的vt图象如图所示取图象如图所示取g10 m/s2，求：，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力水平推力F的大小；的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小内物体运动位移的大小【解析】【解析】此题考查牛顿运动定律的应用和运动学知此题考查牛顿运