2018版高中人教版物理必修一学案第3节牛顿第二定律版含答案正式版

学习目标3牛顿第二定律知识脉络「理解牛顿第二定律的内容，及「理解牛顿第二定律的内容，及a=m的含义•（重点）.知道力的单位牛顿是怎样定义的.•会应用牛顿第二定律的公式进行有关计算和处理有关问题.（重点、难点）牛顿第二定律O基础初探^ ［先填空］1•内容加速度的方向跟作用物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比， 跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.表达式f=kmaf为物体所受的合外力， k是比例系数.［再判断］TOC\o"1-5"\h\z1.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例. （X）我们用较小的力推一个很重的箱子，箱子不动，可见牛顿第二定律不适用于较小的力.（X）由牛顿第二定律可知，质量大的物体其加速度一定小. （X）任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合力方向一致. （V）［后思考］如图4-3-1所示的赛车，为什么它的质量比一般的小汽车质量小的多， 而且还安装一个功率很大的发动机？【提示】 为了提高赛车的灵活性，由牛顿第二定律可知，要使物体有较大的加速度,大启动、刹车时的加速度，从而提高赛车的机动灵活性的，这样有益于提高比赛成绩.O核洒突破◊ ［合作探讨］探讨1静止在光滑水平面上的重物，受到一个很小的水平推力，在力刚作用在物体上的瞬间，物体是否立即获得了加速度？是否立即获得了速度？【提示】力是产生加速度的原因， 力与加速度具有同时性，故在力作用的瞬间，物体立即获得加速度，但由△v=aAt可知，要使物体获得速度必须经过一段时间.探讨2：物体的加速度越大，速度越大吗？【提示】 不一定.物体的加速度是描述物体速度变化快慢的物理量， 物体的加速度越大，速度变化越快，速度不一定越大.［核心点击］1.牛顿第二定律中的六个特征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，物体就具有加速度矢量性F—ma是一个矢量式•物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合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、ma都是对同一物体而言的独立性作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和局限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性参考系2.力与运动的关系3•两个加速度公式的区别a=AV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At定义物理量的方法.a=F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. O题组冲关◊ 1.由牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用牛顿第二定律不适用于静止的物体桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到推力小于摩擦力，加速度是负值推力、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】牛顿第二定律中的力应理解为物体所受的合力•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、BC错误.【答案】 D2•如图4-3-2，水平面上一个物体向右运动，将弹簧压缩，随后又被弹回直到离开弹簧，则该物体从接触弹簧到离开弹簧的这个过程中，下列说法中正确的是 （ ）【导学号：57632068】^7777777777777777^.图4-3-2若接触面光滑，则物体加速度的大小是先减小后增大若接触面光滑，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先减小后增大若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大【解析】 若接触面光滑，则物体是在刚接触弹簧时速度最大，加速度为零，随着向右将弹簧压缩，弹簧的弹力增大， 则加速度一直增大，直至物体速度减小到零，然后物体反向运动，反向过程是向右运动的逆过程，故向左运动时加速度逐渐减小， 即若接触面光滑，则物体加速度的大小是先增加后减小，故 A、B错误；若接触面粗糙，设弹簧压缩量为 X,弹力和摩擦力方向均向左：kx+卩mg=max增大则a一直增大，直至速度减小到零，当物体反向向左运动时，kx-卩mg=max减小，则加速度减小，当kx=卩mg时，加速度减小到零，之后kxv卩mg加速度开始反向增大，即若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大，D正确，C错误.【答案】D（多选）如图4-3-3所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（ ）

向右做加速运动向左做加速运动向右做减速运动向左做减速运动向右做加速运动向左做加速运动向右做减速运动向左做减速运动【解析】 小球所受到的合外力等于弹簧对小球的弹力 Fn,方向水平向右，由牛顿第二定律可知，小球必定具有向右的加速度， 由于小球与小车相对静止，所以小车具有向右的加速度.由于小车的速度方向可能向左， 也可能向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动.【答案】AD【答案】AD处理力和运动关系类问题的思路分析物体的受力情况t求合力t由牛顿第二定律求物体的加速度t将初速度与加速度相结合判断物体速度的变化情况.◊基础初探◊［先填空］1•力的国际单位牛顿，简称牛，符号N.1N的定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫1N，即1N=1kg•m/sl3•比例系数的意义在F=kma中，k的选取有一定的任意性.在国际单位制中k=1，牛顿第二定律的表达式为 F=ma式中F、ma的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒.［再判断］1.只要力的单位取N,F=kma的k就等于1.(x)2•只要加速度的单位为m/s2,F=kma中的k就等于1.(x)1N的力可以使质量为1kg的物体，产生1m/s2的加速度.(V)［后思考］在应用公式F=ma进行计算时，若F的单位为N,m的单位为g是否可以?【提示】 不可以.公式中的各量必须用国际单位•若不用， 公式中的比例系数就不再等于1. O核也突破◊ ［合作探讨］瞬时加速度决定于什么因素？如何分析？【提示】 物体在某时刻的瞬时加速度由合外力决定， 当物体受力发生变化时，其加速度也同时发生变化.分析物体在某一时刻的瞬时加速度， 关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，确定物体所受的力中，哪些力发生了变化，哪些力没有发生变化，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.［核心点击］轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条四类模型的比较1•四类模型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•四类模型的不同点弹力表现形式弹力方向弹力能否突变轻绳拉力沿绳收缩方向能弹力表现形式弹力方向弹力能否突变轻杆拉力、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O题组冲关◊-细绳拴一个质量为m的小球，小球将左端固定在墙上的轻弹簧压缩(小球与弹簧不连接)，小球静止时弹簧在水平位置，如图 4-3-4所示.将细绳烧断后，下列说法中正确的是()【导学号：57632069】小球立即开始做自由落体运动小球离开弹簧后做平抛运动

小球运动的加速度先比重力加速度小，后来和重力加速度相等小球离开弹簧后做匀变速运动【解析】将细绳烧断后，小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用， 合力斜向右下方，并不是只有重力的作用，所以不是自由落体运动，故A错误•平抛运动在竖直方向上是只受重力的作用，由A的分析可知，小球并不是平抛运动， 所以B错误.小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用， 合力斜向右下方，并且大于重力的大小，所以开始时加速度的大小要比重力加速度大，故C错误•小球离开弹簧后，只受到重力的作用，所以是匀变速运动，故D正确.【答案】 DB物块恰好与水平桌面）（多选）如图4-3-5所示，A、B两物块质量均为用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，接触，此时轻弹簧的伸长量为 x,B物块恰好与水平桌面）HV//7///////图4-3-5悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为2g悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为g悬绳剪断后A物块向下运动距离2x时速度最大悬绳剪断后A物块向下运动距离x时加速度最小【解析】剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力F=mg剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合=m叶F=2mg根据牛顿第二定律，得a=2g.故A正确，B错误.弹簧开始处于伸长状态，弹力 F=mg=kx.当向下压缩，mg=F'=kx'时，速度最大，x'=x，所以下降的距离为2x.故C正确，D错误.【答案】 AC6.（多选）如图4-3-6所示，质量为m的球与弹簧I和水平细线n相连，i、n的另一端分别固定于P、Q当球静止时，i中拉力大小为 FTi,n中拉力大小为Ft2，当仅剪断I、n中的一根的瞬间，球的加速度 a应是（ ）【导学号：57632070】

A.若剪断I,则a=g,竖直向下B.若剪断n,则a=Ft2