《牛頓第二定律》學(xué)案

4.3牛頓第二定律學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達(dá)式的確切含義2.會(huì)用牛頓第二定律處理兩類動(dòng)力學(xué)問題學(xué)習(xí)重點(diǎn)牛頓第二定律學(xué)習(xí)難點(diǎn)牛頓第二定律的意義自主學(xué)習(xí)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(shí)性：牛頓第二定律說明力的瞬時(shí)效應(yīng)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(shí)變化，所以它適合解決物體在某一或某一時(shí)的力和加速度的關(guān)系問題。③獨(dú)立性：作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度的各個(gè)方向上的分量關(guān)系④相對(duì)性：物體的加速度必須是對(duì)相對(duì)于地球靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。)(2)牛頓第二定律只適用于(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)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(dòng)摩擦系數(shù)為μ,如沿水平方向加一個(gè)力F,使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)扶梯上，扶梯正以加速度a向上減速運(yùn)動(dòng)，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(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑。(如圖)(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)保持小球所受風(fēng)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(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)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(diǎn)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(diǎn)高為h,物體與斜坡和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是μ,物體由斜坡底部轉(zhuǎn)到水平地面運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小不變，求B、C間的距離。1.一個(gè)木塊沿傾角為a的斜面剛好能勻速下滑，若這個(gè)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(xì)線上一端系著質(zhì)量為m的小球，另一端系在支架上，當(dāng)小車向左做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角為0,此時(shí)放在小車上質(zhì)量M的A物體跟小車相對(duì)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(xì)線將它們連接起來，如圖所示。已知G?>Gg,不計(jì)一切摩擦，則細(xì)線對(duì)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(gè)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(duì)靜止，則此斜面的傾角應(yīng)為,車的行駛方向應(yīng)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(shí)，小球與車相對(duì)靜止共同運(yùn)動(dòng)，當(dāng)懸線處于下列狀態(tài)時(shí)，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(gè)力作用：重力mg、彈力Fx、推力F、摩擦力Fg,(2)建立坐標(biāo)：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(duì)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(gè)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(biāo)例3[解析](1)設(shè)小球受的風(fēng)力為F,小球質(zhì)量為m,因小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則F=μmg,F=0.5mg,所以u(píng)=0.5(2)如圖所示，設(shè)桿對(duì)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(shí)受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)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(diǎn)時(shí)速度為v,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2as,則物體在水平面上滑動(dòng)時(shí)，在滑動(dòng)摩擦力作用下，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有物體滑至C點(diǎn)停止，即vc=0,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)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(duì)靜止沿斜面做勻速運(yùn)動(dòng)，其加速度a?=0,繩子的拉力