高中物理課時(shí)講練通配套牛頓第二定律（人教版）-完整版課件

1.通過(guò)上一節(jié)的實(shí)驗(yàn)，我們知道物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.那么，我們?nèi)绾斡脭?shù)學(xué)式子把這個(gè)結(jié)論表示出來(lái)？提示：由結(jié)論可知a∝，引入比例系數(shù)k并變形，可以得到公式F=kma.2.牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系，還描述了它們之間的方向關(guān)系，結(jié)合上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的探究，試分析它們的方向關(guān)系如何？提示：質(zhì)量m是標(biāo)量，沒(méi)有方向；加速度方向與合外力的方向相同.3.試結(jié)合下表探究牛頓第二定律的四性.提示：牛頓第一定律與牛頓第二定律的區(qū)別與聯(lián)系

【知識(shí)歸納】1.對(duì)牛頓第二定律的理解：(1)矢量性(2)瞬時(shí)性(3)同體性(4)獨(dú)立性2.表達(dá)式：a=或F=ma說(shuō)明：(1)a=是加速度的決定式(2)力是產(chǎn)生加速度的原因(3)m=中m與F、a無(wú)關(guān)典例1關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所受合外力的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A.物體所受的合外力為零時(shí)，物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B.合外力發(fā)生改變時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一定會(huì)改變C.物體所受的合外力不為零時(shí)，物體就一定有加速度D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它們所受的合外力的方向相同根據(jù)牛頓第二定律判斷物體的加速度與合外力的關(guān)系，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與合外力無(wú)直接關(guān)系.【規(guī)范解答】選C.由牛頓第二定律可知，物體受合外力為零，則物體的加速度為零，所以物體速度不變，處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A不正確；合外力變化，加速度也會(huì)變化，物體有加速度，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變，B不正確；C正確；物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力方向無(wú)關(guān)，二者方向不一定相同，D不正確.

【變式備選】由牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是當(dāng)我們用一個(gè)很小的力去推很重的桌子時(shí)，卻推不動(dòng)它，這是因?yàn)?)A．牛頓第二定律不適用于靜止的物體B．桌子的加速度很小，速度增量極小，眼睛不易覺(jué)察到C．推力小于靜摩擦力，加速度是負(fù)的D．桌子所受的合力為零【解析】選D.牛頓第二定律中的力F是指合外力，用很小的力推桌子，推力小于最大靜摩擦力，桌子未動(dòng)，合力為零，故無(wú)加速度.A、B、C錯(cuò)誤.D正確.1.如果物體受幾個(gè)力的共同作用，怎樣求物體的加速度呢？提示：先求物體所受幾個(gè)力的合力，再求合力產(chǎn)生的加速度或先求每個(gè)力產(chǎn)生的加速度,再將每個(gè)力產(chǎn)生的加速度矢量合成.2.若一個(gè)物體受到的合力為恒力，那么物體的加速度也是恒定不變的嗎？提示：根據(jù)a=F/m,若合力F為恒力，則物體的加速度a也為恒定值.3.應(yīng)用牛頓第二定律解題常有兩種方法，分別是矢量合成法和正交分解法.試總結(jié)這兩種方法的具體含義.提示：(1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向.(2)正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法求物體的合外力.應(yīng)用牛頓第二定律求加速度.在實(shí)際應(yīng)用中常將受力分解，且將加速度所在的方向選為x軸或y軸.有時(shí)也可分解加速度，即Fx=maxFy=may.典例2一輛小車在水平地面上沿直線行駛，在車廂上懸掛的擺球相對(duì)小車靜止，其懸線與豎直方向成θ角，如圖所示.問(wèn)小車的加速度多大，方向怎樣？解答本題的思路如下：(1)明確研究對(duì)象；(2)分清物理過(guò)程；(3)對(duì)每一過(guò)程進(jìn)行受力分析；(4)確定合力的大小及方向；(5)再根據(jù)牛頓第二定律求出加速度.【規(guī)范解答】解法一：合成法：小球的受力情況如圖所示.由圖可知，F(xiàn)合=mgtanθ.所以加速度a=gtanθ,水平向左.解法二：分析法：小球的受力情況如圖所示，由牛頓第二定律得：Fsinθ=maFcosθ-mg=0由①②得a=gtanθ方向水平向左.答案：gtanθ方向水平向左牛頓第二定律解題的步驟(1)明確研究對(duì)象.可以以某一個(gè)物體為對(duì)象，也可以以幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為對(duì)象.(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析.同時(shí)還應(yīng)該分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫出來(lái).(3)若研究對(duì)象在不共線的兩個(gè)力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，一般用平行四邊形定則、三角形定則或用正交分解法解題.(4)當(dāng)研究對(duì)象在研究過(guò)程的不同階段受力情況有變化時(shí)，那就必須分階段進(jìn)行受力分析，分階段列方程求解.【變式備選】(2011·泉州高一檢測(cè))如圖所示，有一輛汽車滿載西瓜在水平路面上勻速前進(jìn).突然發(fā)現(xiàn)意外情況，緊急剎車做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，則中間一質(zhì)量為m的西瓜A受到其他西瓜對(duì)它的作用力的大小是()A.B.maC.D.m(g+a)【解析】選C.根據(jù)牛頓第二定律可求得西瓜A受到的合外力為F合=ma，方向水平向右，分析西瓜A的受力，西瓜A受重力mg和其他西瓜對(duì)它的作用力F.F、mg、F合組成的平行四邊形如圖所示，由勾股定理可求得西瓜A受到其他西瓜對(duì)它的作用力的大小為,選項(xiàng)C正確.A、B、D錯(cuò)誤.用牛頓第二定律解題的方法和步驟1.明確研究對(duì)象(隔離或整體)2.進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出示意圖3.規(guī)定正方向或建立直角坐標(biāo)系，求合力F合4.列方程求解：(1)物體受兩個(gè)力：合成法F合=ma(2)物體受多個(gè)力：正交分解法(沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直于運(yùn)動(dòng)方向分解)運(yùn)動(dòng)方向:Fx=ma,垂直于運(yùn)動(dòng)方向:Fy=0典例3如圖所示，自動(dòng)扶梯與水平面夾角為θ，上面站著質(zhì)量為m的人，當(dāng)自動(dòng)扶梯以加速度a加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求扶梯對(duì)人的彈力FN和扶梯對(duì)人的摩擦力Ff的大小.【思路點(diǎn)撥】求解此題可按以下兩種方法：解法一：正交分解力，再利用牛頓第二定律進(jìn)行求解.

解法二：將加速度進(jìn)行正交分解，再利用牛頓第二定律進(jìn)行求解.【規(guī)范解答】解法一：建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，人的加速度方向沿x軸正方向，由題意可得x軸方向：Ffcosθ+FNsinθ-mgsinθ=may軸方向：FNcosθ-Ffsinθ-mgcosθ=0解得FN=mg+masinθ,Ff=macosθ.解法二：建立如圖所示的直角坐標(biāo)系(水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向).由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，這樣建立直角坐標(biāo)系后，在x軸方向和y軸方向上各有一個(gè)加速度的分量，其中x軸方向的加速度分量ax=acosθ,y軸方向的加速度分量ay=asinθ，根據(jù)牛頓第二定律有x軸方向：Ff=max;y軸方向：FN-mg=may，解得：FN=mg+masinθ,Ff=macosθ.答案：mg+masinθmacosθ1.在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=kma中，有關(guān)比例系數(shù)k的說(shuō)法，正確的是()A.k的數(shù)值由F、m、a的數(shù)值決定B.k的數(shù)值由F、m、a的單位決定C.在國(guó)際單位制中，k=1D.在任何情況下k都等于1【解析】選B、C.物理公式在確定物理量數(shù)量關(guān)系的同時(shí)，也確定了物理量的單位.在F=kma中，只有“m”的單位取kg，“a”的單位取m/s2,“F”的單位取N時(shí)，k=1，故A、D錯(cuò)，選項(xiàng)B、C正確.2.關(guān)于速度、加速度、合外力間的關(guān)系正確的是()A.物體的速度越大，則加速度越大，所受的合外力越大B.物體的速度為零，則加速度一定為零，所受合外力也為零C.物體的速度為零，加速度可能很大，所受合外力也可能很大D.物體的速度很大，加速度可能為零，所受的合外力也可能為零【解析】選C、D.由牛頓第二定律F=ma和加速度公式可知，加速度與合外力存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，一個(gè)確定的物體，加速度越大，則物體所受合外力越大；加速度與物體的速度變化率有關(guān)，而與物體的速度無(wú)直接關(guān)系，綜上所述選項(xiàng)A、B錯(cuò)，C、D正確.3.質(zhì)量為1kg的物體受3N和4N的兩個(gè)共點(diǎn)力的作用，物體的加速度可能是()A.5m/s2B.7m/s2C.8m/s2D.9m/s2【解析】選A、B.由|F1-F2|≤F合≤F1+F2知，3N和4N兩力的合力范圍是1N至7N，由知，加速度大小范圍是1m/s2至7m/s2.4.關(guān)于牛頓第二定律的下列說(shuō)法中，正確的是()A.物體加速度的大小由物體的質(zhì)量和物體所受合外力大小決定，與物體的速度大小無(wú)關(guān)B.物體加速度的方向只由它所受合力的方向決定，與速度方向無(wú)關(guān)C.物體所受合力的方向和加速度的方向及速度方向總是相同的D.一旦物體所受合力為零，則物體的加速度立即為零，其速度也一定立即變?yōu)榱恪窘馕觥窟xA、B.加速度與速度或合外力沒(méi)有必然關(guān)系，由公式可知，加速度的大小由合外力和質(zhì)量決定，加速度方向與合外力方向一定相同A、B正確.它們瞬時(shí)對(duì)應(yīng)，合外力一旦為零，加速度會(huì)立即為零.速度不一定為零D錯(cuò)誤，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錯(cuò).5.(2011·昌平區(qū)高一檢測(cè))如圖所示，質(zhì)量為10kg的物體，在水平地面上向左運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與此同時(shí)，物體受到一個(gè)水平向右的拉力F=20N的作用，則物體的加速度為(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】選C.物體受到地面的摩擦力大小為F1=μmg=0.2×10×10N=20N，方向水平向右，物體的加速度，方向水平向右，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤.6.質(zhì)量m=2kg的物體同時(shí)受到向右的作用力F1=2N和向左的作用力F2=4N作用時(shí)，求：(1)F1使物體產(chǎn)生的加速度，F(xiàn)2使物體產(chǎn)生的加速度；(2)物體運(yùn)動(dòng)的加速度.【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律的獨(dú)立性，由F1產(chǎn)生的加速度a1==1m/s2,根據(jù)加速度與力同向性，知F1使物體產(chǎn)生的加速度方向向右；同理F2產(chǎn)生的加速度a2==2m/s2，方向向左.(2)物體實(shí)際的加速度是這兩個(gè)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、選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分)1.下面說(shuō)法中正確的是()A．物體先有加速度，根據(jù)F=ma物體才受到力作用B．物體先受到力作用，才有加速度C．物體受到的力發(fā)生改變，物體的加速度的改變要遲后一點(diǎn)D．物體受到的力和加速度同時(shí)變化【解析】選D.根據(jù)牛頓第二定律的“同時(shí)性”，可知物體受力和物體加速度同時(shí)產(chǎn)生,物體受到的力發(fā)生改變，物體的加速度要同時(shí)改變，故A、B、C錯(cuò)D對(duì).2.在小學(xué)課本中我們學(xué)過(guò)詹天佑修建京張鐵路的故事.火車經(jīng)過(guò)青龍橋附近時(shí)，由于坡度特別大，火車就用兩個(gè)火車頭，一個(gè)在前邊拉，一個(gè)在后邊推.若每個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)力相等，則()A.兩個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度與一個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度相等B.兩個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度大于一個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度的兩倍C.兩個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度小于一個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度的兩倍D.兩個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度是一個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)的加速度的兩倍【解析】選B.火車除了受與運(yùn)動(dòng)方向相同的驅(qū)動(dòng)力之外，還受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力Ff和重力的分力G1.設(shè)每個(gè)火車頭的驅(qū)動(dòng)力為F，則用一個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)時(shí)，，用兩個(gè)火車頭驅(qū)動(dòng)時(shí)，，顯然a2>2a1，選B.3.(2011·安慶高一檢測(cè))如圖所示，在水平向右的拉力F作用下，木塊在長(zhǎng)木板上向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a.長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài).已知，木塊質(zhì)量為m，長(zhǎng)木板質(zhì)量為M，長(zhǎng)木板與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2.地面對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力大小為()A.μ1(m+M)gB.F+maC.μ1Mg+μ2mgD.F-ma【解析】選B.設(shè)長(zhǎng)木板對(duì)木塊的摩擦力為Ff，根據(jù)牛頓第二定律可得Ff-F=ma,所以Ff=F+ma.由于長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，故地面對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力大小為F+ma.選項(xiàng)B對(duì)D錯(cuò)；木塊受到長(zhǎng)木板的摩擦力的大小也可表示為Ff=μ2mg,即地面對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力的大小為μ2mg.故A、C錯(cuò)誤.4.假設(shè)灑水車的牽引力不變且所受阻力與車重成正比，未灑水時(shí)，做勻速行駛，灑水時(shí)它的運(yùn)動(dòng)將是()A.變加速運(yùn)動(dòng)B.初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.勻減速運(yùn)動(dòng)D.繼續(xù)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選A.,灑水時(shí)質(zhì)量m減小，則a變大，所以物體做加速度變大的變加速運(yùn)動(dòng).5.為了研究水的溫度與水對(duì)鋼球阻力的關(guān)系，某同學(xué)做了以下實(shí)驗(yàn)：如圖所示,他找了一個(gè)高為1m的玻璃筒，在不同溫度下讓一個(gè)鋼球無(wú)初速度的從水面自由下落，并記錄鋼球從水面落到玻璃筒底的時(shí)間.假設(shè)鋼球受到的水的阻力為恒力，由下表可以看出在不同溫度下水對(duì)鋼球的阻力關(guān)系為()A．4°C對(duì)鋼球的阻力最大B．28°C對(duì)鋼球的阻力最大C．56°C對(duì)鋼球的阻力最大D．88°C對(duì)鋼球的阻力最大【解析】選A.鋼球的初速度為零，根據(jù)得，.設(shè)鋼球的質(zhì)量為m，鋼球受到豎直向下的重力mg和豎直向上的阻力Ff,根據(jù)牛頓第二定律mg-Ff=ma得，.由此可見(jiàn)時(shí)間越長(zhǎng)阻力越大，本題選A.6.(2011·濟(jì)南高一檢測(cè))如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)外殼質(zhì)量為m0,彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽略不計(jì)，掛鉤吊著一質(zhì)量為m的重物，現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧測(cè)力計(jì)，使其向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為()A.mgB.C.D.【解析】選D.將彈簧測(cè)力計(jì)及重物視為一個(gè)整體，設(shè)它們共同向上的加速度為a,由牛頓第二定律得F-(m0+m)g=(m0+m)a①?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)的示數(shù)等于它對(duì)重物的拉力，設(shè)此力為FT.則對(duì)重物由牛頓第二定律得FT-mg=ma②聯(lián)立①②解得.D項(xiàng)正確.【規(guī)律方法】

連接體問(wèn)題的處理方法幾個(gè)物體間彼此有力的相互作用且相對(duì)靜止，這幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)常稱為連接體，處理這類問(wèn)題常用以下方法：1.整體法：把幾個(gè)相對(duì)靜止的物體作為一個(gè)整體來(lái)處理，分析整體受力，應(yīng)用牛頓第二定律求解加速度或力.2.隔離法