高中物理 4.4牛頓第二定律同步教學(xué)課件 粵教版必修1

1、,,,,,,,,,,,,1.在上一節(jié)課探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系時(shí),小車(chē)的運(yùn)動(dòng)條件是什么?求出的加速度是瞬時(shí)加速度,還是一段時(shí)間內(nèi)的加速度?提示：小車(chē)必須做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),才能求出小車(chē)的加速度,并且現(xiàn)有知識(shí)用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)公式只能求出一段時(shí)間內(nèi)的加速度.,2.數(shù)據(jù)采集器的優(yōu)點(diǎn)有哪些?提示：(1)能求瞬時(shí)加速度.(2)求出的加速度誤差小、精度高.(3)數(shù)據(jù)處理方便、快捷.(4)采集的數(shù)據(jù)誤差小,作出圖象逼真.(5)變定性為定量,變

2、抽象為直觀.,典例1 如圖(a)是由采集器+傳感器+組合教具+軟件組成的探究“加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置.它能精確地實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)分析處理.若圖(b)是保持滑塊m不變,改變拉力F時(shí),利用軟件分析數(shù)據(jù)得到的v-t圖象.由圖象中數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得到什么結(jié)論？,解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)理解“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的原理.(2)會(huì)讀電腦繪圖.,【規(guī)范解答】由圖(b)知,當(dāng)滑塊的質(zhì)量不變時(shí),

3、 即a∝F.,【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)

4、加速度.A、B、C錯(cuò)誤.D正確.,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)

5、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,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2 (2010·安徽高考)質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后撤去F，其運(yùn)動(dòng)

6、的v-t圖象如圖所示.g取10 m/s2，求：(1)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)水平推力F的大?。?3)0～10 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小.,解答本題時(shí)可按以下思路分析：,【規(guī)范解答】(1)設(shè)物體做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)間為Δt2，初速度為v20，末速度為v2t,加速度為a2，則 m/s2=-2 m/s2 ①設(shè)物體所受的摩擦力為f，由牛頓

7、第二定律得：f=ma2 ②f=-μmg ③聯(lián)立②③式，代入數(shù)據(jù)得：μ=0.2 ④,(2)設(shè)物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt1，初速度為v10，末速度為v1t，加速度為a1，則 m/s2=1 m/s2 ⑤根據(jù)牛頓第二定律，有：F+f=

8、ma1 ⑥聯(lián)立③⑥式，代入數(shù)據(jù)得：F=6 N ⑦,(3)由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移公式，得s=s1+s2=v10Δt1+ a1Δt12+v20Δt2+ a2Δt22=46 m ⑧,解答本題時(shí)一定要正確挖掘圖象中的有用信息，對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析.,【變式備選】質(zhì)量 m=2 kg的物體同時(shí)受到向右的作用力F1=2 N和向左的作用力F2=

9、4 N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= =1 m/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==2 m/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=1 m/s2，方向向左.答案：(1)1 m/s2 向右 2 m

10、/s2 向左(2)1 m/s2 向左,典例3 (2011·漳州高一檢測(cè))如圖所示，一輕繩上端系在車(chē)的左上角的A點(diǎn)，另一輕繩一端系在車(chē)左端B點(diǎn)，B點(diǎn)在A點(diǎn)正下方，A、B距離為b，兩繩另一端在C點(diǎn)相結(jié)并系一質(zhì)量為m的小球，繩AC長(zhǎng)度為 繩BC長(zhǎng)度為b.兩繩能夠承受的最大拉力均為2mg.求：,(1)繩BC剛好被拉直時(shí)，車(chē)的加速度是多大？(2)為不拉斷輕繩，車(chē)向左運(yùn)動(dòng)的最大加速度是多大？,【思路點(diǎn)撥】

11、解答本題時(shí)明確以下兩點(diǎn)：(1)繩BC剛好被拉直時(shí)張力以及夾角θ的大小，運(yùn)用平行四邊形定則求小球受到的合力.(2)明確車(chē)向左運(yùn)動(dòng)的加速度最大時(shí)，BC繩上的張力及夾角θ是否變化.,【規(guī)范解答】(1)繩BC剛好被拉直時(shí)，小球受力如圖所示，因?yàn)锳B=BC=b,AC= b故繩BC方向與AB垂直，cosθ= θ=45°，由牛頓第二定律，得mgtanθ=ma，可得a=g(2)小車(chē)向左的加速度增大，AC、BC繩方向不變

12、，所以AC繩拉力不變，BC繩拉力變大，BC繩拉力最大時(shí)，小車(chē)向左的加速度最大，小球受力如圖,由牛頓第二定律，得Tm+mgtanθ=mam，因?yàn)門(mén)m=2mg，所以最大加速度為am=3g答案：(1)g (2)3g,1.(雙選)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,【

13、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，所受合外力也可能為零D.物體的速度很大，加

14、速度可能為零，所受的合外力也可能為零,【解析】選D.由牛頓第二定律F=ma和加速度公式a=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，C錯(cuò)誤；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)，D正確.,3.質(zhì)量為1 kg的物體受3 N和4 N的兩個(gè)共點(diǎn)力的作用，物體的加速度可能是( )A.0.5 m/s2 B.7 m/s2 C.8 m/s2

15、 D.9 m/s2【解析】選B.由|F1-F2|≤F合≤F1+F2知，3 N和4 N兩力的合力范圍是1 N至7 N，由a= 知，加速度大小范圍是1 m/s2至7 m/s2.故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤.,4.(雙選)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

16、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?【解析】選A、B.加速度與速度或合外力沒(méi)有必然關(guān)系，由公式a= 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.(2010&#

17、183;海南高考)雨滴下落時(shí)所受到的空氣阻力與雨滴的速度有關(guān)，雨滴速度越大，它受到的空氣阻力越大；此外，當(dāng)雨滴速度一定時(shí)，雨滴下落時(shí)所受到的空氣阻力還與雨滴半徑的α次方成正比(1≤α≤2)．假設(shè)一個(gè)大雨滴和一個(gè)小雨滴從同一云層同時(shí)下落，最終它們都____(填“加速”、“減速”或“勻速”)下落．____(填“大”或“小”)雨滴先落到地面；接近地面時(shí)，____(填“大”或“小”)雨滴的速度較?。?【解析】由于雨滴受到的空氣阻力與速度有關(guān)，速

18、度越大阻力越大，因此最終當(dāng)阻力增大到與重力平衡時(shí)都做勻速運(yùn)動(dòng)；設(shè)雨滴半徑為r，則當(dāng)雨滴勻速下落時(shí)受到的空氣阻力f∝rα，而重力mg=ρ· πr3g，由于1≤α≤2，因此半徑大的勻速運(yùn)動(dòng)的速度大，先落地且落地速度大，小雨滴落地速度小.答案：勻速 大 小,一、選擇題(本題共5小題，每小題5分，共25分)1.(2010·海南高考)下列說(shuō)法正確的是( )A.若物體運(yùn)動(dòng)速率始終不變，則物體所受合力一定為

19、零B.若物體的加速度均勻增加，則物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.若物體所受合力與其速度方向相反，則物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.若物體在任意的相等時(shí)間間隔內(nèi)位移相等，則物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),【解析】選D.若物體運(yùn)動(dòng)速率始終不變，速度大小不變，但速度方向可能變化，因此合力不一定為零，A錯(cuò)；物體的加速度均勻增加，即加速度在變化，是非勻加速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；物體所受合力與其速度方向相反，只能判斷其做減速運(yùn)動(dòng)，但加速度大小不可確定，C錯(cuò)；若物體在任意的相等時(shí)間

20、間隔內(nèi)位移相等，則物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，D對(duì).,2.(雙選)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B、D.根據(jù)牛頓第二定律的“因果性”，知物體受到了力才會(huì)有加速度，故A錯(cuò)B對(duì)；根據(jù)牛頓第二定律的“同時(shí)性”，物體受到的力發(fā)生改變，物體的加速度要同時(shí)改變，故C錯(cuò)D對(duì).,

21、3.從正在加速上升的氣球上落下一個(gè)物體，在物體剛離開(kāi)氣球的瞬間，下列說(shuō)法正確的是( )A.物體向下做自由落體運(yùn)動(dòng)B.物體向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度向上C.物體向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度向下D.物體向上還是向下運(yùn)動(dòng)，要看物體離開(kāi)氣球時(shí)的速度,【解析】選C.剛離開(kāi)氣球瞬間，物體由于慣性保持向上的速度，但由于合外力向下且大小恒定，故物體的加速度大小為g，方向向下,做勻減速運(yùn)動(dòng).,4.如圖所示為雜技“頂竿”表演的示意圖：一人站在地上，

22、肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為( )A.(M＋m)gB.(M＋m)g－maC.(M＋m)g＋maD.(M－m)g,【解析】選B.對(duì)竿上的人分析：受重力mg、摩擦力f，有mg-f＝ma，f＝m(g－a),竿對(duì)人有摩擦力，人對(duì)竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，對(duì)竿分析：受重力Mg、竿上的人對(duì)竿向下的摩擦力f′、“底人”對(duì)竿的支持力FN，有Mg＋f′

23、＝FN，又因?yàn)楦蛯?duì)“底人”的壓力和“底人”對(duì)竿的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，由牛頓第三定律，得到F′N(xiāo)＝Mg＋f′＝(M＋m)g－ma.B項(xiàng)正確.,5.(2010·全國(guó)高考Ⅰ)如圖，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有( )

24、,A.a1=0，a2=gB.a1=g，a2=gC.a1=0,a2= D.a1=g，a2=,【解析】選C.在抽出木板的瞬時(shí)，彈簧對(duì)木塊1的支持力和對(duì)木塊2的壓力并未改變.木塊1受重力和支持力，mg=F,a1=0，木塊2受重力和壓力，根據(jù)牛頓第二定律a2=,【規(guī)律方法】瞬時(shí)問(wèn)題的分析方法在求解涉及彈簧、繩子等的瞬時(shí)問(wèn)題時(shí),可從以下兩個(gè)方面去進(jìn)行分析:(1)變化瞬間力未能變的情況,像彈簧、橡皮筋等物體兩端連接其他物體時(shí),若其一端

25、受力有變化,則不會(huì)引起這些物體上的力立即發(fā)生變化,原因是它們的形變需要一定的時(shí)間.(2)變化瞬間力發(fā)生突變的情況,像用繩、輕桿、硬的物質(zhì)連接物體時(shí),當(dāng)其連接物體的受力發(fā)生變化時(shí),將會(huì)引起繩、輕桿等物體上力的突變.,二、非選擇題(本題共3小題，共25分，要有必要的文字?jǐn)⑹?6.(7分)如圖所示，質(zhì)量相等的物體A、B均與輕彈簧相連，剪斷細(xì)線(xiàn)的瞬間，物體A、B的加速度各是多少？,【解析】剪斷細(xì)線(xiàn)瞬間，細(xì)線(xiàn)的拉力不再存在，兩物體間的彈簧要

26、恢復(fù)原狀，但在收縮過(guò)程中，受到兩端重物A、B的影響，彈簧不能立即恢復(fù)原狀，剪斷的瞬間，彈簧的彈力與剪斷前是相同的.對(duì)于物體B，受重力和彈力，它們大小相等，方向相反，B的合力為零，加速度為零，即F=mBg.對(duì)于物體A,細(xì)線(xiàn)上彈力消失，物體受重力和彈簧的拉力作用，如圖所示.F′+mAg=mAaA，且F′=F，mA=mB，則aA=2g.答案：aA=2g aB=0,7.(2011·十堰高一檢測(cè))(8分)如圖所示，物體在

27、有動(dòng)物毛皮的斜面上運(yùn)動(dòng).由于毛皮表面的特殊性，引起物體的運(yùn)動(dòng)有如下特點(diǎn)：①順著毛的生長(zhǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)毛皮產(chǎn)生的阻力可以忽略；②逆著毛的生長(zhǎng)方向運(yùn)動(dòng)會(huì)受到來(lái)自毛皮的滑動(dòng)摩擦力.,(1)試判斷如圖所示情況下，物體在上滑還是下滑時(shí)會(huì)受到摩擦力？(2)一物體在有動(dòng)物毛皮的斜面底端以初速度v0＝2 m/s沖上足夠長(zhǎng)的斜面，斜面的傾斜角為θ＝30°，過(guò)了t＝1.2 s物體回到出發(fā)點(diǎn).若認(rèn)為毛皮產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力時(shí)，動(dòng)摩擦因數(shù)μ為定值，

28、g取10 m/s2，則μ的值為多少？,【解析】(1)因毛的生長(zhǎng)方向向上，故物體上滑時(shí)不受摩擦力，而下滑時(shí)受到摩擦力.(2)上滑過(guò)程：mgsinθ＝ma1，v0-a1t1＝0，s＝下滑過(guò)程：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，s= a2t22，又t＝t1＋t2.以上各式聯(lián)立可求得μ= ＝0.433.答案：(1)下滑時(shí)受摩擦力 (2)0.433,8.(挑戰(zhàn)能力)(10分)如圖甲所示，一個(gè)人用與水平方向成θ=37

29、6;角的斜向下的推力F推一個(gè)重G=200 N的箱子勻速前進(jìn)，箱子與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5(取g=10 m/s2).,(1)求推力F的大小(sin37°=0.6，cos37°=0.8).(2)若人不改變推力F的大小，只把力的方向變?yōu)樗椒较?，去推這個(gè)靜止的箱子(如圖乙所示)，推力作用時(shí)間t=3 s后撤去,求箱子滑行的總位移為多大？,【解析】(1)選箱子為研究對(duì)象，其受力如圖(a)所示.由平衡條件知：F

30、cos37°=f1=μFNFN=G+Fsin37°由以上式子得：,(2)過(guò)程及受力分析如圖(b)所示.前3 s內(nèi)：=5 m/s23 s末：v1=a1t1=15 m/s前3 s內(nèi)的位移s1= a1t12=22.5 m撤去F后：,設(shè)箱子還能滑行的距離為s2,由0-v12=2a2s2得s2= =22.5 m所以箱子滑行的總位移：s=s1+s2=45 m答案：(1)200 N (2)45 m,