高中物理课时讲练通配套牛顿第二定律（人教版）-完整版课件

1.通过上一节的实验，我们知道物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比.那么，我们如何用数学式子把这个结论表示出来？提示：由结论可知a∝，引入比例系数k并变形，可以得到公式F=kma.2.牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们之间的方向关系，结合上节课实验的探究，试分析它们的方向关系如何？提示：质量m是标量，没有方向；加速度方向与合外力的方向相同.3.试结合下表探究牛顿第二定律的四性.提示：牛顿第一定律与牛顿第二定律的区别与联系

【知识归纳】1.对牛顿第二定律的理解：(1)矢量性(2)瞬时性(3)同体性(4)独立性2.表达式：a=或F=ma说明：(1)a=是加速度的决定式(2)力是产生加速度的原因(3)m=中m与F、a无关典例1关于物体的运动状态和所受合外力的关系，下列说法中正确的是()A.物体所受的合外力为零时，物体一定处于静止状态B.合外力发生改变时，物体的运动状态不一定会改变C.物体所受的合外力不为零时，物体就一定有加速度D.物体的运动方向一定与它们所受的合外力的方向相同根据牛顿第二定律判断物体的加速度与合外力的关系，物体的运动状态与合外力无直接关系.【规范解答】选C.由牛顿第二定律可知，物体受合外力为零，则物体的加速度为零，所以物体速度不变，处于静止或匀速直线运动状态，A不正确；合外力变化，加速度也会变化，物体有加速度，运动状态一定改变，B不正确；C正确；物体的运动方向和合外力方向无关，二者方向不一定相同，D不正确.

【变式备选】由牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时，却推不动它，这是因为()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，速度增量极小，眼睛不易觉察到C．推力小于静摩擦力，加速度是负的D．桌子所受的合力为零【解析】选D.牛顿第二定律中的力F是指合外力，用很小的力推桌子，推力小于最大静摩擦力，桌子未动，合力为零，故无加速度.A、B、C错误.D正确.1.如果物体受几个力的共同作用，怎样求物体的加速度呢？提示：先求物体所受几个力的合力，再求合力产生的加速度或先求每个力产生的加速度,再将每个力产生的加速度矢量合成.2.若一个物体受到的合力为恒力，那么物体的加速度也是恒定不变的吗？提示：根据a=F/m,若合力F为恒力，则物体的加速度a也为恒定值.3.应用牛顿第二定律解题常有两种方法，分别是矢量合成法和正交分解法.试总结这两种方法的具体含义.提示：(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，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.(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力.应用牛顿第二定律求加速度.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Fx=maxFy=may.典例2一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对小车静止，其悬线与竖直方向成θ角，如图所示.问小车的加速度多大，方向怎样？解答本题的思路如下：(1)明确研究对象；(2)分清物理过程；(3)对每一过程进行受力分析；(4)确定合力的大小及方向；(5)再根据牛顿第二定律求出加速度.【规范解答】解法一：合成法：小球的受力情况如图所示.由图可知，F合=mgtanθ.所以加速度a=gtanθ,水平向左.解法二：分析法：小球的受力情况如图所示，由牛顿第二定律得：Fsinθ=maFcosθ-mg=0由①②得a=gtanθ方向水平向左.答案：gtanθ方向水平向左牛顿第二定律解题的步骤(1)明确研究对象.可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的系统为对象.(2)对研究对象进行受力分析.同时还应该分析研究对象的运动情况，并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来.(3)若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则、三角形定则或用正交分解法解题.(4)当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解.【变式备选】(2011·泉州高一检测)如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进.突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()A.B.maC.D.m(g+a)【解析】选C.根据牛顿第二定律可求得西瓜A受到的合外力为F合=ma，方向水平向右，分析西瓜A的受力，西瓜A受重力mg和其他西瓜对它的作用力F.F、mg、F合组成的平行四边形如图所示，由勾股定理可求得西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小为,选项C正确.A、B、D错误.用牛顿第二定律解题的方法和步骤1.明确研究对象(隔离或整体)2.进行受力分析和运动状态分析，画出示意图3.规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合4.列方程求解：(1)物体受两个力：合成法F合=ma(2)物体受多个力：正交分解法(沿运动方向和垂直于运动方向分解)运动方向:Fx=ma,垂直于运动方向:Fy=0典例3如图所示，自动扶梯与水平面夹角为θ，上面站着质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力FN和扶梯对人的摩擦力Ff的大小.【思路点拨】求解此题可按以下两种方法：解法一：正交分解力，再利用牛顿第二定律进行求解.

解法二：将加速度进行正交分解，再利用牛顿第二定律进行求解.【规范解答】解法一：建立如图所示的直角坐标系，人的加速度方向沿x轴正方向，由题意可得x轴方向：Ffcosθ+FNsinθ-mgsinθ=may轴方向：FNcosθ-Ffsinθ-mgcosθ=0解得FN=mg+masinθ,Ff=macosθ.解法二：建立如图所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向).由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量ax=acosθ,y轴方向的加速度分量ay=asinθ，根据牛顿第二定律有x轴方向：Ff=max;y轴方向：FN-mg=may，解得：FN=mg+masinθ,Ff=macosθ.答案：mg+masinθmacosθ1.在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中，有关比例系数k的说法，正确的是()A.k的数值由F、m、a的数值决定B.k的数值由F、m、a的单位决定C.在国际单位制中，k=1D.在任何情况下k都等于1【解析】选B、C.物理公式在确定物理量数量关系的同时，也确定了物理量的单位.在F=kma中，只有“m”的单位取kg，“a”的单位取m/s2,“F”的单位取N时，k=1，故A、D错，选项B、C正确.2.关于速度、加速度、合外力间的关系正确的是()A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力越大B.物体的速度为零，则加速度一定为零，所受合外力也为零C.物体的速度为零，加速度可能很大，所受合外力也可能很大D.物体的速度很大，加速度可能为零，所受的合外力也可能为零【解析】选C、D.由牛顿第二定律F=ma和加速度公式可知，加速度与合外力存在对应关系，一个确定的物体，加速度越大，则物体所受合外力越大；加速度与物体的速度变化率有关，而与物体的速度无直接关系，综上所述选项A、B错，C、D正确.3.质量为1kg的物体受3N和4N的两个共点力的作用，物体的加速度可能是()A.5m/s2B.7m/s2C.8m/s2D.9m/s2【解析】选A、B.由|F1-F2|≤F合≤F1+F2知，3N和4N两力的合力范围是1N至7N，由知，加速度大小范围是1m/s2至7m/s2.4.关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是()A.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力大小决定，与物体的速度大小无关B.物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定，与速度方向无关C.物体所受合力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的D.一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即为零，其速度也一定立即变为零【解析】选A、B.加速度与速度或合外力没有必然关系，由公式可知，加速度的大小由合外力和质量决定，加速度方向与合外力方向一定相同A、B正确.它们瞬时对应，合外力一旦为零，加速度会立即为零.速度不一定为零D错误，合外力方向和加速度方向相同，而速度方向和加速度方向可能相同，也可能相反，故C错.5.(2011·昌平区高一检测)如图所示，质量为10kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的拉力F=20N的作用，则物体的加速度为(g取10m/s2)()A.0B.2m/s2，水平向右C.4m/s2,水平向右D.2m/s2,水平向左【解析】选C.物体受到地面的摩擦力大小为F1=μmg=0.2×10×10N=20N，方向水平向右，物体的加速度，方向水平向右，故选项C正确，A、B、D错误.6.质量m=2kg的物体同时受到向右的作用力F1=2N和向左的作用力F2=4N作用时，求：(1)F1使物体产生的加速度，F2使物体产生的加速度；(2)物体运动的加速度.【解析】(1)根据牛顿第二定律的独立性，由F1产生的加速度a1==1m/s2,根据加速度与力同向性，知F1使物体产生的加速度方向向右；同理F2产生的加速度a2==2m/s2，方向向左.(2)物体实际的加速度是这两个加速度的矢量和，即a=a2-a1=1m/s2，方向向左.答案：(1)1m/s2，向右2m/s2，向左(2)1m/s2，向左一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1.下面说法中正确的是()A．物体先有加速度，根据F=ma物体才受到力作用B．物体先受到力作用，才有加速度C．物体受到的力发生改变，物体的加速度的改变要迟后一点D．物体受到的力和加速度同时变化【解析】选D.根据牛顿第二定律的“同时性”，可知物体受力和物体加速度同时产生,物体受到的力发生改变，物体的加速度要同时改变，故A、B、C错D对.2.在小学课本中我们学过詹天佑修建京张铁路的故事.火车经过青龙桥附近时，由于坡度特别大，火车就用两个火车头，一个在前边拉，一个在后边推.若每个火车头驱动力相等，则()A.两个火车头驱动的加速度与一个火车头驱动的加速度相等B.两个火车头驱动的加速度大于一个火车头驱动的加速度的两倍C.两个火车头驱动的加速度小于一个火车头驱动的加速度的两倍D.两个火车头驱动的加速度是一个火车头驱动的加速度的两倍【解析】选B.火车除了受与运动方向相同的驱动力之外，还受到与运动方向相反的阻力Ff和重力的分力G1.设每个火车头的驱动力为F，则用一个火车头驱动时，，用两个火车头驱动时，，显然a2>2a1，选B.3.(2011·安庆高一检测)如图所示，在水平向右的拉力F作用下，木块在长木板上向右做匀减速直线运动，加速度大小为a.长木板处于静止状态.已知，木块质量为m，长木板质量为M，长木板与水平地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2.地面对长木板的摩擦力大小为()A.μ1(m+M)gB.F+maC.μ1Mg+μ2mgD.F-ma【解析】选B.设长木板对木块的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律可得Ff-F=ma,所以Ff=F+ma.由于长木板处于静止状态，故地面对长木板的摩擦力大小为F+ma.选项B对D错；木块受到长木板的摩擦力的大小也可表示为Ff=μ2mg,即地面对长木板的摩擦力的大小为μ2mg.故A、C错误.4.假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动将是()A.变加速运动B.初速度不为零的匀加速直线运动C.匀减速运动D.继续保持匀速直线运动【解析】选A.,洒水时质量m减小，则a变大，所以物体做加速度变大的变加速运动.5.为了研究水的温度与水对钢球阻力的关系，某同学做了以下实验：如图所示,他找了一个高为1m的玻璃筒，在不同温度下让一个钢球无初速度的从水面自由下落，并记录钢球从水面落到玻璃筒底的时间.假设钢球受到的水的阻力为恒力，由下表可以看出在不同温度下水对钢球的阻力关系为()A．4°C对钢球的阻力最大B．28°C对钢球的阻力最大C．56°C对钢球的阻力最大D．88°C对钢球的阻力最大【解析】选A.钢球的初速度为零，根据得，.设钢球的质量为m，钢球受到竖直向下的重力mg和竖直向上的阻力Ff,根据牛顿第二定律mg-Ff=ma得，.由此可见时间越长阻力越大，本题选A.6.(2011·济南高一检测)如图所示，弹簧测力计外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m的重物，现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速运动，则弹簧测力计的示数为()A.mgB.C.D.【解析】选D.将弹簧测力计及重物视为一个整体，设它们共同向上的加速度为a,由牛顿第二定律得F-(m0+m)g=(m0+m)a①弹簧测力计的示数等于它对重物的拉力，设此力为FT.则对重物由牛顿第二定律得FT-mg=ma②联立①②解得.D项正确.【规律方法】

连接体问题的处理方法几个物体间彼此有力的相互作用且相对静止，这几个物体组成的系统常称为连接体，处理这类问题常用以下方法：1.整体法：把几个相对静止的物体作为一个整体来处理，分析整体受力，应用牛顿第二定律求解加速度或力.2.隔离法