新教材魯科版必修第一冊(cè)第5章第3節(jié)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律課件（67張）

第3節(jié)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律第5章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義。(物理觀念)2.知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。(物理觀念)3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。(物理觀念)4.知道國(guó)際單位制中力學(xué)中的基本單位。(物理觀念)5.知道物理運(yùn)算過(guò)程中單位的規(guī)范使用。(物理觀念)課前篇自主預(yù)習(xí)必備知識(shí)一、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律及其意義1.內(nèi)容:物體加速度的大小與所受合外力大小成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向與合外力方向相同。2.表達(dá)式:F=kma,式中F為物體所受的合力,k是比例系數(shù)。3.力的單位“牛頓”的含義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力,稱(chēng)為1N,即1N=1kg·m/s2。

4.當(dāng)公式F=kma中力、質(zhì)量、長(zhǎng)度及時(shí)間的單位分別為牛頓(N)、千克(kg)、米(m)和秒(s)時(shí),k=1,公式可簡(jiǎn)化為F=ma。5.牛頓第二定律表明,力與加速度總是同時(shí)出現(xiàn),同時(shí)消失;力不變則加速度也不變,力隨時(shí)間改變,加速度也隨時(shí)間改變;合外力為0則加速度為0,這時(shí)物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。二、國(guó)際單位制1.基本量、基本單位(1)物理公式的功能:物理學(xué)的關(guān)系式確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系,同時(shí)它還確定了物理量的單位之間的關(guān)系。(2)基本量:只要選定幾個(gè)物理量的單位,就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫作基本量。如力學(xué)中的長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間是基本物理量。(3)基本單位:被選定的基本物理量的單位。如力學(xué)中的長(zhǎng)度的單位(m、km、cm…)、質(zhì)量的單位(kg、g、t…)、時(shí)間的單位(s、min、h…)是基本單位。(4)導(dǎo)出單位:由基本量單位根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。如速度的單位m/s、km/h…,加速度的單位m/s2、cm/s2…,力的單位kg·m/s2等。2.國(guó)際單位制(1)單位制:由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制。(2)國(guó)際單位制:1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)了國(guó)際單位制,并很快被世界上大多數(shù)國(guó)家采用。(3)國(guó)際單位制中的力學(xué)單位①基本單位:在力學(xué)中,國(guó)際單位制中的基本量為長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間,相應(yīng)的基本單位為米、千克、秒。②常用導(dǎo)出單位:速度、加速度、力的單位分別為m/s、m/s2、N。自我檢測(cè)1.正誤辨析(1)由牛頓第二定律知,質(zhì)量大的物體的加速度一定小。(

)解析

由牛頓第二定律知,合外力一定時(shí),質(zhì)量大的物體的加速度一定小。答案

×(2)物體的加速度大,說(shuō)明它的合外力一定大。(

)解析

由牛頓第二定律知,質(zhì)量相同時(shí),加速度越大,合外力越大。答案

×(3)任何情況下,物體的合力方向一定與它的加速度方向相同。(

)解析

由牛頓第二定律知,物體的加速度方向總是與它的合力方向相同。答案

√(4)任何情況下,比例式F=kma中的k一定為1。(

)解析

只有在F、m、a三個(gè)量都取國(guó)際單位的情況下,比例式F=kma中的k才等于1。答案

×(5)由關(guān)系式m=知物體的質(zhì)量與合外力成正比,與加速度成反比。(

)解析

質(zhì)量的大小由物體所含物質(zhì)的多少?zèng)Q定,與力和加速度無(wú)關(guān)。答案

×(6)只要物體受到合力不為零,物體一定有加速度。(

)解析

由牛頓第二定律知,只要合力不為0,物體的加速度就不為0。答案

√(7)加速度的單位1m/s2=1N/kg。(

)答案

√(8)牛頓(N)是力學(xué)的基本單位。(

)答案

×2.(多選)關(guān)于牛頓第二定律,下列說(shuō)法正確的是(

)A.物體的質(zhì)量跟外力成正比,跟加速度成反比B.加速度的方向一定與合外力的方向一致C.物體的加速度跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比D.由于加速度跟合外力成正比,整塊磚的重力加速度一定是半塊磚重力加速度的2倍解析

物體的質(zhì)量不隨外力和加速度而改變,A錯(cuò)誤;重力加速度的大小與物體質(zhì)量無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤;由牛頓第二定律的表述可知,B、C均正確。答案

BC3.(多選)關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)系,正確的是(

)A.物體的速度越大,則加速度越大,所受的合外力也越大B.物體的速度為零,則加速度為零,所受的合外力也為零C.物體的速度為零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D.物體的速度很大,但加速度可能為零,所受的合外力也可能為零解析

物體的速度大小與加速度大小及所受合外力大小無(wú)關(guān),故C、D正確,A、B錯(cuò)誤。答案

CD課堂篇探究學(xué)習(xí)問(wèn)題一對(duì)牛頓第二定律的理解情境探究如圖所示,小明用力拉地面上的箱子,但箱子沒(méi)動(dòng),請(qǐng)思考:(1)根據(jù)牛頓第二定律,有力就能產(chǎn)生加速度,但為什么箱子一直沒(méi)動(dòng)呢?(2)如果箱底光滑,當(dāng)拉力作用在箱子上的瞬間,箱子是否立刻獲得加速度?是否立刻獲得速度?要點(diǎn)提示

(1)牛頓第二定律F=ma中的力F指的是物體受的合力,盡管小明對(duì)箱子有一個(gè)拉力作用,但箱子受的合力為零,所以不能產(chǎn)生加速度。(2)加速度與力之間是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,有力就立刻獲得加速度,但速度的獲得,需要一段時(shí)間,故不能立刻獲得速度。知識(shí)點(diǎn)撥1.對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律揭示了加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,指明了加速度大小和方向的決定因素,對(duì)于牛頓第二定律應(yīng)該從以下六個(gè)方面進(jìn)行深刻理解:同一性F合、m、a三者應(yīng)對(duì)應(yīng)同一物體因果性只要物體所受合力不為0(無(wú)論合力多么小),物體就獲得加速度,即力是產(chǎn)生加速度的原因矢量性物體加速度的方向與物體所受合力的方向總是相同瞬時(shí)性物體的加速度與物體所受的合力總是同時(shí)存在,同時(shí)變化,同時(shí)消失獨(dú)立性作用在物體上的每個(gè)力都將獨(dú)立地產(chǎn)生各自的加速度,與物體是否受其他力的作用無(wú)關(guān),合力的加速度為這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度必須是對(duì)靜止的或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系而言的。對(duì)加速運(yùn)動(dòng)的參考系不適用要點(diǎn)筆記牛頓第一定律定性描述了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,無(wú)法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,牛頓第二定律定量描述了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,即a=,可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。故牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)而非特例。2.合外力、加速度、速度的關(guān)系(1)力與加速度為因果關(guān)系。力是因,加速度是果,只要物體所受的合外力不為零,就會(huì)產(chǎn)生加速度。加速度與合外力方向總相同、大小與合外力成正比。(2)力與速度無(wú)因果關(guān)系。合外力與速度方向可以同向,可以反向;合外力與速度方向同向時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),反向時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng)。(3)兩個(gè)加速度公式的區(qū)別要點(diǎn)筆記合外力決定物體的加速度,加速度決定速度如何變化。

實(shí)例引導(dǎo)例1由牛頓第二定律的公式F=ma可推出m=,因此有人由此式得出如下一些結(jié)論,試判斷這些結(jié)論中正確的是(

)A.物體的質(zhì)量m與合外力F成正比B.物體的質(zhì)量m與加速度a成反比C.當(dāng)加速度a不變時(shí),物體的質(zhì)量m才與合外力F成正比;當(dāng)合外力F不變時(shí),物體的質(zhì)量m才與加速度a成反比D.以上說(shuō)法全是錯(cuò)誤的解析

牛頓第二定律研究的是物體的加速度a與合外力F及物體的質(zhì)量m三者之間的關(guān)系,而質(zhì)量是指物體所含物質(zhì)的多少的物理量。對(duì)一個(gè)物體來(lái)說(shuō),該物體的質(zhì)量并不會(huì)隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變,也就是說(shuō)質(zhì)量是一個(gè)不變的量,m=只是一種測(cè)量物體質(zhì)量的動(dòng)力學(xué)方法。對(duì)m=的正確理解是:若已知物體所受的合外力及物體運(yùn)動(dòng)的加速度,則可求出物體的質(zhì)量。合外力與加速度的比值大小對(duì)一個(gè)物體來(lái)說(shuō)是一個(gè)不變的量。因此A、B、C三項(xiàng)均是錯(cuò)誤的。答案

D規(guī)律方法

關(guān)于牛頓第二定律理解的三大誤區(qū)(1)認(rèn)為先有力,后有加速度:物體的加速度和合外力是同時(shí)產(chǎn)生的,不分先后,但有因果性,力是產(chǎn)生加速度的原因,沒(méi)有力就沒(méi)有加速度。(2)認(rèn)為質(zhì)量與力成正比,與加速度成反比:不能根據(jù)m=得出m∝F、m∝

的結(jié)論,物體的質(zhì)量m是由自身決定的,與物體所受的合外力和運(yùn)動(dòng)的加速度無(wú)關(guān)。(3)認(rèn)為作用力與m和a都成正比:不能由F=ma得出F∝m、F∝a的結(jié)論,物體所受合外力的大小是由物體的受力情況決定的,與物體的質(zhì)量和加速度無(wú)關(guān)。變式訓(xùn)練1關(guān)于牛頓第二定律的下列說(shuō)法,不正確的是(

)A.物體加速度的大小由物體的質(zhì)量和物體所受合外力的大小決定,與物體的速度無(wú)關(guān)B.物體加速度的方向只由它所受合外力的方向決定,與速度方向無(wú)關(guān)C.物體所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向總是相同的D.一旦物體所受合外力為零,則物體的加速度立即為零,其運(yùn)動(dòng)速度將不再變化解析

對(duì)于某個(gè)物體,合外力的大小決定了加速度的大小,合外力的方向決定了加速度的方向,而速度的方向與加速度方向無(wú)關(guān)。根據(jù)牛頓第二定律的瞬時(shí)性,合外力一旦為零,加速度立即為零,則速度不再發(fā)生變化,以后以此時(shí)的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),綜上所述,A、B、D正確,C錯(cuò)誤。答案

C例2一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來(lái)的大小。在此過(guò)程中,其他力保持不變,則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是(

)A.a和v都始終增大B.a和v都先增大后減小C.a先增大后減小,v始終增大D.a和v都先減小后增大解析

質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài),則多個(gè)力的合力為零,其中任意一個(gè)力與其余所有力的合力大小相等、方向相反,使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零再恢復(fù)到原來(lái)的大小,則所有力的合力先變大后變小,但合力的方向不變,根據(jù)牛頓第二定律,a先增大后減小,因?yàn)閍與v同向,所以v始終增大,故選項(xiàng)C正確。答案

C規(guī)律方法

(1)物體的加速度變化情況,由物體的合外力變化來(lái)確定,只要分析物體受力情況,確定了合外力的變化規(guī)律,即可由牛頓第二定律確定加速度的變化規(guī)律。(2)物體速度的變化由物體的加速度決定,速度與加速度同向,速度增加;速度與加速度反向,速度減小。變式訓(xùn)練2如圖所示,物體在水平拉力F的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v?，F(xiàn)讓拉力F逐漸減小,則物體的加速度和速度的變化情況應(yīng)是(

)A.加速度逐漸變小,速度逐漸變大B.加速度和速度都在逐漸變小C.加速度和速度都在逐漸變大D.加速度逐漸變大,速度逐漸變小解析

物體向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力f=F=μN(yùn)=μmg,當(dāng)F逐漸減小時(shí),f=μmg不變,所以產(chǎn)生與v方向相反即向左的加速度,加速度的數(shù)值a=隨F逐漸減小而逐漸增大。因?yàn)閍與v方向相反,所以v減小,故D正確。答案

D問(wèn)題二牛頓第二定律的應(yīng)用情境探究行車(chē)時(shí)駕駛員及乘客必須系好安全帶,以防止緊急剎車(chē)時(shí)造成意外傷害。請(qǐng)思考:(1)汽車(chē)突然剎車(chē),要在很短時(shí)間內(nèi)停下來(lái),會(huì)產(chǎn)生很大的加速度,這時(shí)如何知道安全帶對(duì)人的作用力大小呢?(2)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí),安全帶對(duì)駕駛員產(chǎn)生作用力嗎?要點(diǎn)提示

(1)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速度可由剎車(chē)前的速度及剎車(chē)時(shí)間求得,由牛頓第二定律F=ma可得安全帶產(chǎn)生的作用力。(2)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí),有向前的加速度,此時(shí)座椅的后背對(duì)駕駛員產(chǎn)生向前的作用力,安全帶不會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生作用力。知識(shí)點(diǎn)撥1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟

2.解題方法(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)力的合外力,加速度的方向即物體所受合外力的方向。(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。①建立坐標(biāo)系時(shí),通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸(如x軸)的正方向(也就是不分解加速度),將物體所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,Fy=0。②特殊情況下,若物體的受力都在兩個(gè)互相垂直的方向上,也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上,正交分解加速度a。根據(jù)牛頓第二定律實(shí)例引導(dǎo)例3如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向的夾角θ=37°,小球和車(chē)廂相對(duì)靜止,小球的質(zhì)量為1kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)車(chē)廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說(shuō)明車(chē)廂的運(yùn)動(dòng)情況。(2)懸線對(duì)小球的拉力大小。點(diǎn)撥(1)小球運(yùn)動(dòng)的加速度方向是水平向右的,合力與加速度方向相同,也是水平向右的。(2)小球受繩的拉力和重力兩個(gè)力的作用,合力的方向與加速度方向相同。解析

解法一

合成法(1)由于車(chē)廂沿水平方向運(yùn)動(dòng),所以小球有水平方向的加速度,所受合力F沿水平方向,選小球?yàn)檠芯繉?duì)象,受力分析如圖所示。由幾何關(guān)系可得F合=mgtan

θ則車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

解法二

正交分解法以水平向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系,并將懸線對(duì)小球的拉力T正交分解,如圖所示。則沿水平方向有Tsin

θ=ma豎直方向有Tcos

θ-mg=0聯(lián)立解得a=7.5

m/s2,T=12.5

N且加速度方向向右,故車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。答案

(1)7.5m/s2

方向向右

車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)

(2)12.5N規(guī)律方法

在牛頓第二定律的應(yīng)用中,采用正交分解法時(shí),在受力分析后,建立直角坐標(biāo)系是關(guān)鍵。坐標(biāo)系的建立原則上是任意的,但常常使加速度在某一坐標(biāo)軸上,另一坐標(biāo)軸上的合力為零,或在坐標(biāo)軸上的力最多。變式訓(xùn)練3如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,物體受到大小為20N、與水平方向成37°斜向下的推力F作用時(shí),沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),求物體加速度的大小。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)解析

取物體為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,建立直角坐標(biāo)系。在水平方向上:Fcos

37°-f=ma①在豎直方向上:N=mg+Fsin

37°②又因?yàn)閒=μN(yùn)③聯(lián)立①②③得a=5

m/s2。答案

5m/s2問(wèn)題三單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用情境探究情境如右圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m0、傾角為θ的光滑斜面體,斜面上有一質(zhì)量為m的物塊沿斜面下滑。甲同學(xué)求出物塊對(duì)斜面的壓探究乙同學(xué)這樣說(shuō)的依據(jù),并判斷壓力N結(jié)果的對(duì)錯(cuò)。

要點(diǎn)提示

cos

θ和sin

θ都是沒(méi)有單位的量,分子的單位是kg3·m/s2,分母的單位是kg,故這個(gè)結(jié)果的單位是kg2·m/s2=kg·N,它不是力的單位,所以這個(gè)結(jié)果一定是錯(cuò)誤的。知識(shí)點(diǎn)撥1.單位制可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程計(jì)算時(shí)首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)際單位制中,這樣就可以省去計(jì)算過(guò)程中單位的代入,只在數(shù)字后面寫(xiě)上相應(yīng)待求量的單位即可,從而使計(jì)算簡(jiǎn)便。2.推導(dǎo)物理量的單位物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí),同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系,所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位。3.判斷比例系數(shù)的單位根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系,可判斷公式中比例系數(shù)有無(wú)單位,如公式F=kx中k的單位為N/m,F=μFN中μ無(wú)單位。4.單位制可檢查物理量關(guān)系式的正誤根據(jù)物理量的單位,如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問(wèn)題,或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致,那么該公式或計(jì)算結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的。實(shí)例引導(dǎo)例4質(zhì)量為1.5t的汽車(chē)在前進(jìn)中受到的阻力是車(chē)重的,汽車(chē)在水平地面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),5s內(nèi)速度由36km/h增至54km/h。求汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的大小。(g取10m/s2)解析

計(jì)算時(shí)把各物理量的單位統(tǒng)一為國(guó)際單位制。因v=v0+at,F-f=ma已知v0=36

km/h=10

m/s,v=54

km/h=15

m/s,t=5

s,m=1.5

t=1.5×103

kg答案

2.25×103

N規(guī)律方法

物理公式與數(shù)學(xué)公式的區(qū)別(1)數(shù)學(xué)公式只表示數(shù)量大小間的關(guān)系,很少涉及各量間的單位。(2)物理公式不僅表示各量的數(shù)量關(guān)系,而且還包含單位關(guān)系。例如,由牛頓第二定律F=ma就可知1

N=1

kg·m/s2。(3)物理公式都可以抽象成一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù),但是要注意各物理量之間的因果關(guān)系不能改變。例如,牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=ma中的F、m、a三個(gè)量之間的因果關(guān)系是由物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、變化過(guò)程本身決定的,牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,無(wú)論以哪種形式出現(xiàn)變式訓(xùn)練4有幾個(gè)同學(xué)在一次運(yùn)算中,得出了某物體位移x的大小同其質(zhì)量m、速度v、作用力F和運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系式分別如下,可能正確的是(

)解析

把各物理量的單位都用基本單位表示,v的單位為m/s,a的單位為m/s2,F的單位為kg·m/s2,x的單位為m。由此可解出選項(xiàng)A、B、C、D的單位分別為s、m2/s、kg·m/s、m,故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D可能正確。答案

D問(wèn)題四豎直上拋運(yùn)動(dòng)下圖是某噴泉噴水時(shí)的照片,請(qǐng)思考:(1)水噴出后受力如何?加速度變化嗎?(不考慮阻力)(2)水在上升和下降過(guò)程中分別做什么運(yùn)動(dòng)?要點(diǎn)提示

(1)水在運(yùn)動(dòng)中只受到重力的作用,加速度a=g是恒量。(2)水在上升過(guò)程中為勻減速運(yùn)動(dòng),下落過(guò)程為自由落體運(yùn)動(dòng),整個(gè)過(guò)程中加速度不變,為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)撥1.分段法在處理豎直上拋運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí),可以分上升和下降兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析:上升過(guò)程是初速度為v0、加速度為g的勻減速直線運(yùn)動(dòng);下降過(guò)程是初速度為0、加速度為g的自由落體運(yùn)動(dòng)。2.整體法由牛頓第二定律可知,上升過(guò)程和下降過(guò)程的加速度矢量是相同的,我們也可以把豎直上拋運(yùn)動(dòng)看作是一個(gè)統(tǒng)一的勻變速直線運(yùn)動(dòng),而上升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)不過(guò)是這個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)過(guò)程。這樣,我們就可以用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)統(tǒng)一討論豎直上拋運(yùn)動(dòng)。在討論這類(lèi)問(wèn)題中,我們習(xí)慣上總是取豎直向上的方向?yàn)檎较?重力加速度g總是取絕對(duì)值。這樣豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律通常就寫(xiě)作:速度公式:v=v0-gt注意:上述公式中的t是從拋出時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的,s是運(yùn)動(dòng)物體對(duì)拋出點(diǎn)的位移。

實(shí)例引導(dǎo)例5氣球下掛一重物,以v0=10m/s勻速上升,當(dāng)?shù)竭_(dá)離地面高175m處時(shí),懸掛重物的繩子突然斷裂,那么重物經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面?落地速度多大?(空氣阻力不計(jì),g取10m/s2)解析

解法一

分段法

落地速度v=gt2=60

m/s,總時(shí)間t=t1+t2=7

s。

解法二

全程法取初速度方向?yàn)檎较蚩山獾胻1=7

s,t2=-5

s(舍去)由v=v0-gt得v=-60

m/s,負(fù)號(hào)表示方向豎直向下。答案

7s

60m/s規(guī)律方法

豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性:物體在通過(guò)同一高度位置時(shí),上升速度與下落速度等大、反向;物體在通過(guò)同一段高度的過(guò)程中,上升時(shí)間與下落時(shí)間相等。變式訓(xùn)練5某人站在離地25m的平臺(tái)邊緣,以20m/s的初速度豎直向上拋出一石塊,不考慮空氣阻力,g取10m/s2,試計(jì)算:(1)石塊能到達(dá)的最大高度;(2)石塊拋出1s內(nèi)的位移;(3)石塊從拋出到落到地面所用的時(shí)間。解析

(1)石塊到達(dá)最大高度時(shí)速度為零。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,石塊上升的最大高度為所以石塊能到達(dá)的最大高度為(25+20)

m=45

m。

答案

(1)45m

(2)15m,方向向上

(3)5s隨堂檢測(cè)1.測(cè)量國(guó)際單位制規(guī)定的三個(gè)力學(xué)基本物理量,分別可用的儀器是下列哪一組(

)A.密度計(jì)、測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、停表C.停表、天平、量筒D.刻度尺、天平、停表解析

力學(xué)中的三個(gè)基本物理量為長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間,則相應(yīng)的測(cè)量