《牛頓第二定律》學案

4.3牛頓第二定律學案學習目標1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達式的確切含義2.會用牛頓第二定律處理兩類動力學問題學習重點牛頓第二定律學習難點牛頓第二定律的意義自主學習一、牛頓第二定律1.牛頓第二定律的內(nèi)容，物體的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟方向相同。(1)F=ma這種形式只是在國際單位制中才適用一般地說F=kma,k是比例常數(shù)，它的數(shù)值與F、m、a各量的單位有關(guān)。在國際單位制中，即F、m、a分別用N、kg、m/s2作單位，k=1,才能寫為F=ma.(2)牛頓第二定律具有“四性”①矢量性；物體加速度的方向與物體所受的方向始終相同。②瞬時性：牛頓第二定律說明力的瞬時效應能產(chǎn)生加速度，物體的加速度和物體所受的合外力總是同生、同滅、同時變化，所以它適合解決物體在某一或某一時的力和加速度的關(guān)系問題。③獨立性：作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實際加速度則是每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度的各個方向上的分量關(guān)系④相對性：物體的加速度必須是對相對于地球靜止或勻速直線運動的參考系而言的。4.牛頓第二定律的適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于(相對地面靜止或勻速直線運動的參考系。)(2)牛頓第二定律只適用于(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)例題例1.質(zhì)量為m的物體放在傾角為a的斜面上，物體和斜面間的動摩擦系數(shù)為μ,如沿水平方向加一個力F,使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運動，如下圖甲，則F多F例2.如圖所示，質(zhì)量為m的人站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上減速運動，a與水平方向的夾角為0,求人受的支持力和摩擦力。例3.風洞實驗室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風力，現(xiàn)將一套有小球的細直桿放入風洞實驗室，小球孔徑略大于細桿直徑。(如圖)(1)當桿在水平方向上固定時，調(diào)節(jié)風力的大小，使小球在桿上勻速運動。這時小球所受的風力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動摩擦因數(shù)。(2)保持小球所受風力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細桿上滑下距離s所需時間為多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)例4.如圖所示，物體從斜坡上的A點由靜止開始滑到斜坡底部B處，又沿水平地面滑行到C處停下，已知斜坡傾角為0,A點高為h,物體與斜坡和地面間的動摩擦因數(shù)都是μ,物體由斜坡底部轉(zhuǎn)到水平地面運動時速度大小不變，求B、C間的距離。1.一個木塊沿傾角為a的斜面剛好能勻速下滑，若這個斜面傾角增大到β(a<β<90°),則木塊下滑加速度大小為()C.g(sinβ-tanacosβ)2.一支架固定于放于水平地面上的小車上，細線上一端系著質(zhì)量為m的小球，另一端系在支架上，當小車向左做直線運動時，細線與豎直方向的夾角為0,此時放在小車上質(zhì)量M的A物體跟小車相對靜止，如圖所示，則A受到的摩擦力大小和方向是()向左向右向左3.重物A和小車B的重分別為G?和Gg,用跨過定滑輪的細線將它們連接起來，如圖所示。已知G?>Gg,不計一切摩擦，則細線對小車B的拉力F的大小是()4.以24.5m/s的速度沿水平面行駛的汽車上固定一個光滑的斜面，如圖所示，汽車剎車后，經(jīng)2.5s停下來，欲使在剎車過程中物體A與斜面保持相對靜止，則此斜面的傾角應為,車的行駛方向應向。(g取9.8m/s2)5.如圖所示，一傾角為0的斜面上放著一小車，小車上吊著小球m,小車在斜面上下滑時，小球與車相對靜止共同運動，當懸線處于下列狀態(tài)時，分別求出少在下滑的加速度及懸線的拉力。(1)懸線沿豎直方向。(2)懸線與斜面方向垂直。(3)懸線沿水平方向。O0答案例1[解析](1)受力分析：物體受四個力作用：重力mg、彈力Fx、推力F、摩擦力Fg,(2)建立坐標：以加速度方向即沿斜面向(3)建立方程并求解①②[答案]例2[解析]以人為研究對象，他站在減速上升的電梯上，受到豎直向下的重力mg和豎直向上的支持力Fy,還受到水平方向的靜摩擦力F,由于物體斜向下的加速度有一個水平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的方向水平向左。人受力如圖的示，建立如圖所示的坐標例3[解析](1)設(shè)小球受的風力為F,小球質(zhì)量為m,因小球做勻速運動，則F=μmg,F=0.5mg,所以u=0.5(2)如圖所示，設(shè)桿對小球的支持力為Fy,摩擦力為Fr,小球受力產(chǎn)生加速度，沿桿方可解得[答案](1)0.5(2)例4[解析]物體在斜坡上下滑時受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓運動定律，物體沿斜面由圖中幾何關(guān)系可知斜坡長度為Lsinθ=h,則物體滑至斜坡底端B點時速度為v,根據(jù)運動學公式v2=2as,則物體在水平面上滑動時，在滑動摩擦力作用下，做勻減速直線運動，根據(jù)牛頓運動定律有物體滑至C點停止，即vc=0,應用運動學公式v.2=vo2+2as得課堂作業(yè)：1.C2.B3.C4.45°水平向右5.[解析]作出小球受力圖如圖(a)所示為繩子拉力F?與重力mg,不可能有沿斜面方向的合力，因此，小球與小車相對靜止沿斜面做勻速運動，其加速度a?=0,繩子的拉力