河北省邢臺(tái)市育才中學(xué)人教版高中物理必修一431牛頓第二定律學(xué)案

4-3-1牛頓第二定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道其表達(dá)式的確切含義。2．知道力的國際單位“牛頓”的定義。3．會(huì)用牛頓第二定律進(jìn)行計(jì)算?！締栴}導(dǎo)學(xué)】要點(diǎn)一、牛頓第二定律的幾個(gè)特性1．因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，反之不對(duì)，沒有力也就沒有加速度．2．矢量性公式F＝ma是矢量式，任一瞬時(shí)，a的方向均與F合方向相同，當(dāng)F合方向變化時(shí)，a的方向同時(shí)變化．3．瞬時(shí)性牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，a為某一時(shí)刻的加速度，F(xiàn)為該時(shí)刻物體所受合外力．4．同一性有兩層意思：一是指加速度a相對(duì)同一慣性系(一般指地球)，二是指F＝ma中F、m、a必須對(duì)應(yīng)同一物體或同一個(gè)系統(tǒng)．5．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，分力和加速度在各個(gè)方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律，即：Fx＝max，F(xiàn)y＝may.6．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．例1下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的幾種說法，正確的是()A．物體所受合力的方向，就是物體運(yùn)動(dòng)的方向B．物體所受合力不為零時(shí)，其速度不可能為零C．物體所受合力不為零，則其加速度一定不為零D．物體所受合力變小時(shí)，物體一定作減速運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)二力、加速度和速度的關(guān)系1．物體所受合力的方向決定其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是F＝ma，只要有合力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只有合力為零，加速度才能為零．一般情況下，合力與速度無必然的聯(lián)系，只有速度變化才與合力有必然的聯(lián)系．2．合力與速度同向時(shí)，物體加速，反之減速．加速度→加速度→速度變化(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化)．物體所受到的合外力決定了物體當(dāng)時(shí)加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時(shí)間內(nèi)速度變化量的大?。铀俣却笮∨c速度大小無必然的聯(lián)系．4．區(qū)別加速度的定義式與決定式定義式：a＝eq\f(Δv,Δt)，即加速度定義為速度變化量與所用時(shí)間的比值，而a＝F/m則揭示了加速度決定于物體所受的合外力與物體的質(zhì)量.例2關(guān)于速度、加速度和合力之間的關(guān)系，下述說法正確的是()A．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合力是恒定不變的B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合力三者總是在同一方向上C．物體受到的合力增大時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快D．物體所受合力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)要點(diǎn)三牛頓第二定律的應(yīng)用1．應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟(1)明確研究對(duì)象．根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體．可以是一個(gè)整體或進(jìn)行隔離，由具體情況而定．(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫好受力分析圖，明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程．(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向．(4)求合外力F合．(5)根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma列方程求解，必要時(shí)還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論．2．運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合力的正交分解法解題(1)正交分解法是把一個(gè)矢量分解在兩個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸上的方法，其實(shí)質(zhì)是將復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)運(yùn)算．表示方法：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋……＝max,Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋……＝may))(2)為減少矢量的分解，建立坐標(biāo)系時(shí)，確定x軸正方向有兩種方法：①分解力而不分解加速度通常以加速度a的方向?yàn)閤軸正方向，把力分解到坐標(biāo)軸上，分別求合力：Fx＝ma，F(xiàn)y＝0.例3如圖所示，質(zhì)量為4kg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)為0.5.物體受到大小為20N與水平方向成37°角斜向上的拉力F作用時(shí)，沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大?。?g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos②分解加速度而不分解力若分解的力太多，比較繁鎖，可根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a，得ax和ay，根據(jù)牛頓第二定律得方程組Fx＝max，F(xiàn)y＝may.（提高題）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.當(dāng)堂檢測1.關(guān)于速度、加速度、合力的關(guān)系，下列說法中不正確的是()A．不為零的合力作用于原來靜止物體的瞬間，物體立刻獲得加速度B．加速度的方向與合力的方向總是一致的，但與速度的方向可能相同，也可能不同C．在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，速度、加速度與合力的方向總是一致的D．合力變小，物體的速度一定變小2．一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體同時(shí)受到兩個(gè)力的作用，這兩個(gè)力的大小分別為2N和6NA．1m/s2B．2m/s2C．3m/s2D3．如圖所示向東的力F1單獨(dú)作用在物體上，產(chǎn)生的加速度為a1；向北的力F2單獨(dú)作用在同一個(gè)物體上，產(chǎn)生的加速度為a2.則F1和F2同時(shí)作用在該物體上，產(chǎn)生的加速度()A．大小為a1－a2B．大小為a1＋a2C．方向?yàn)闁|偏北arctaneq\f(a2,a1)D．方向?yàn)榕c較大的力同向4．關(guān)于牛頓第二定律，下列說法中正確的是()A．公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取B．某一瞬間的加速度只取決于這一瞬間物體所受的合力，而與這之前或之后的受力無關(guān)C．公式F＝ma中，a實(shí)際上是作用于物體上的每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和D．物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合力的方向一致補(bǔ)充練習(xí)（基礎(chǔ)題）1.對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力F，當(dāng)力剛開始作用瞬間()A．物體立即獲得速度B．物體立即獲得加速度C．物體同時(shí)獲得速度和加速度D．由于物體沒有來得及運(yùn)動(dòng)，所以速度和加速度都為零2．下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是()①由F＝ma可知，物體受到的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比；②由m＝F/a可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比；③由a＝F/m可知，物體的加速度與其所受的合力成正比，與其質(zhì)量成反比；④由m＝F/a可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受的合力而求得．A．①②B．②③C．③④D．①④3．下面四個(gè)圖象分別表示四個(gè)物體的位移、速度、加速度和摩擦力隨時(shí)間變化的規(guī)律．其中反映物體受力不可能平衡的是()4．下面說法中正確的是()A．同一物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，受到的合力越大B．同一物體的運(yùn)動(dòng)速度變化率越小，受到的合力也越小C．物體的質(zhì)量與它所受的合力成正比D．同一物體的運(yùn)動(dòng)速度變化越大，受到的合力也越大5．一質(zhì)量為m＝1kg的物體在水平恒力F作用下水平運(yùn)動(dòng)，1s末撤去恒力F，其v－t圖象如圖4－3－3所示，則恒力F和物體所受阻力Ff的大小是()A．F＝8NB．F＝9NC．Ff＝2ND．Ff＝3N（提高題）6．一個(gè)小孩從滑梯上滑下的運(yùn)動(dòng)可看做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．第一次小孩單獨(dú)從滑梯上滑下，加速度為a1.第二次小孩抱上一只小狗后再從滑梯上滑下(小狗不與滑梯接觸)，加速度為a2.則()A．a(chǎn)1＝a2B．a(chǎn)1<a2C．a(chǎn)1>a27．如圖所示，在一粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2，中間用一原長為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2，當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩木塊之間的距離是()A．L＋eq\f(μm1g,k)B．L＋eq\f(μ(m1＋m2)g,k)C．L＋eq\f(μm2g,k)D．L＋eq\f(μm1m2g,k(m1＋m2))8．如圖所示，用手提一輕彈簧，彈簧下端掛一金屬球．在將整個(gè)