【金版学案】高中物理 第四章 第三课时 牛顿第二定律学案 新人教版必修1
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高中物理4.3牛顿第二定律导学案新人教版必修4、3牛顿第二定律导学案新人教版必修1教学目标1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式2、理解公式中各物理量的意义及相互关系3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算一、牛顿第二定律:【定义】XXXXX:物体加速度的大小跟合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。
比例式:或。
等式:其中k是比例系数。
(公式中的F是合外力,而ma是作用效果,不要看成力,它们只是大小相等)力的单位K是比例常数,那k 应该是多少呢?力的单位是kg*m/s2,后来为了纪念牛顿,把kg*m/s2称做“牛顿”,用N表示。
公式:【牢记】XXXXX:1、F与a的同向性。
2、F与a的瞬时性。
3、力的独立性原理。
4、F可以突变,a可以突变,但v不能突变。
5、牛二只适用于惯性参考系6、牛二适用于宏观低速运动的物体7、是定义式、度量式;是决定式。
两个加速度公式,一个是纯粹从运动学(现象)角度来研究运动;一个从本质内因进行研究。
就像农民看云识天气,掌握天气规律,但并不知道云是如何形成的,为什么不同的云代表不同的天气。
就像知道有加速度却不知道为何会有。
8、不能认为牛一是牛二在合外力为0时的特例。
二、用牛顿第二定律解题的方法和步骤1、明确研究对象(隔离或整体)2、进行受力分析和运动状态分析,画出示意图3、规定正方向或建立直角坐标系,求合力F合4、列方程求解①物体受两个力:合成法②物体受多个力:正交分解法(沿运动方向和垂直于运动方向分解)(运动方向)(垂直于运动方向)例1、从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。
可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么?答:没有矛盾,从角度来看,因为提不动,所以静止,则合外力为0,所以加速度也为0;从角度来看,物体受三个力,支持力、重力、向上提的力。
高中物理 4.3牛顿第二定律学案新人教版必修1、理解牛顿第二定律,知道牛顿第二定律表达式的确切含义、2、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的、3、会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题、自主探究1、内容:物体的加速度的大小跟它受到的作用力成、跟它的质量成,加速度的方向跟作用力的方向、2、表达式:、3、1N=1m/s2,意义是、合作探究一、牛顿第二定律问题:(1)比较汽车启动、飞机起飞、火箭发射的速度变化快慢(加速度)由哪些因素决定?(2)1N是如何规定的?k等于多少?(3)各符号表示什么意思?各物理量的单位是什么?1、牛顿第二定律揭示了力与运动的关系,即,其中k为、2、在国际单位制中,力的单位,叫做、此时,k=,表达式为、二、牛顿第二定律的理解问题:(1)向右的水平力F产生的加速度方向向哪?(2)从牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它、这跟牛顿第二定律有没有矛盾?应该怎样解释这个现象?(3)力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度可能是多大?是非判断:判断以下说法是否正确(1)加速度与力方向相同、(2)先有力再有加速度、(3)只有物体受到力的作用,才会产生加速度、(4)恒定的合力产生恒定的加速度,变化的合力产生变化的加速度、(5)力一旦停止作用,加速度也会为零,物体将静止、(6)当合外力减小时,加速度也随之减小,物体将做减速运动、1、矢量性:F=ma是一个矢量方程,公式不但表示了关系,还表示了关系、2、瞬时性:a与F产生、变化、消失、3、独立性:当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就像其他力不存在一样,这个性质叫力的独立作用原理、物体受到的每个力都会产生加速度,而最终表现出来的加速度是所有加速度的、4、同体性:F=ma中,F、m、a各量必须对应物体、三、牛顿第二定律的应用【例1】某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?【例2】一个物体,质量是2kg,受到互成120角的两个力F1和F2的作用、这两个力的大小都是10N,这两个力产生的加速度是多大?1、用牛顿第二定律解题的受力分析方法:(1)、(2)、(3)、2、用牛顿第二定律解题的一般步骤:(1) 、(2) 、(3) 、(4) 、课堂检测1、下列对于牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解中,正确的是()A、由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B、由m=可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比C、由a=可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比D、由m=可知,物体的质量可以通过测量它所受的合外力和它的加速度而求得2、静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是()A、物体立即获得加速度和速度B、物体立即获得加速度,但速度仍为零C、物体立即获得速度,但加速度仍为零D、物体的速度和加速度均为零3、物体在与其初速度始终共线的合外力F的作用下运动、取v0方向为正,合外力F随时间t的变化情况如图所示,则在0~t1这段时间内()A、物体的加速度先减小后增大,速度也是先减小后增大B、物体的加速度先增大后减小,速度也是先增大后减小C、物体的加速度先减小后增大,速度一直在增大D、物体的加速度先减小后增大,速度一直在减小4、搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则()A、a1=a2B、a1<a2<2a1C、a2=2a1D、a2>2a15、一物体做直线运动的vt图象如图所示,则下列图中能正确反映物体所受合力F随时间变化情况的是()6、如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N的完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg的物块、在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10N、当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8N、这时小车运动的加速度大小是()A、2m/s2B、4m/s2C、6m/s2D、8m/s27、A、B两球的质量均为m,两球之间用轻弹簧相连,放在光滑的水平地面上,A球左侧靠墙、用力F向左推B球将弹簧压缩,如图所示、然后突然将力F撤去,在撤去力F的瞬间,A、B两球的加速度分别为()A、0,0B、C、0,D、8、在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法,正确的是()A、k的数值由F、m、a的数值决定B、k的数值由F、m、a的单位决定C、在国际单位制中,k=1D、在任何情况下k都等于19、在水平地面上有一质量为2kg的物体,物体在水平拉力F 的作用下由静止开始运动,10s后拉力大小减为,该物体的速度随时间t的变化规律如图所示、g取10m/s2,求:(1)物体受到的拉力F 的大小;(2)物体与地面之间的动摩擦因数、10、如图所示,水平恒力F=20N,把质量m=0、6kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度h=6m、木块从静止开始向下做匀加速运动,经过2s到达地面、(g取10m/s2)求:(1)木块下滑的加速度a 的大小;(2)画出木块的受力示意图;(3)木块与墙壁之间的滑动摩擦因数、参考答案自主探究1、正比反比相同2、F=kma3、使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力的大小为1N 合作探究一、牛顿第二定律1、定量F=kma 比例系数2、 kgm/s2 牛顿 1 F=ma二、牛顿第二定律的理解1、大小方向2、同时3、矢量和4、同一个三、牛顿第二定律的应用1、合成法分解法正交分解法2、选取研究对象分析所选对象在某状态或某过程中的受力情况、运动情况明确研究对象受到的合力和具有的加速度的表达式根据牛顿第二定律列出方程F=ma,解方程得到答案课堂检测1、CD 解析:a、m、F三个物理量的决定关系是:力F和质量m决定了加速度a,而加速度a不能决定力的大小或质量的大小、若知道物体的受力大小和加速度大小,由m=可求得物体的质量、2、B 解析:由牛顿第二定律的同时性可知,力作用的瞬时即可获得加速度,但速度仍为零、3、C 解析:由a=知,物体的加速度先减小后增大,因加速度与速度方向始终相同,因此物体的速度一直在增大、4、D 解析:a1=,a2==2a1+,可知a2>2a1、5、B 解析:在0~2s内,物体做匀加速直线运动,2~4s内物体做匀减速直线运动,4~6s内物体做反方向的匀加速直线运动,且2~6s内物体的加速度相同,6~8s内物体做反方向的匀减速直线运动,综上可知B正确、6、B 解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧测力计甲的示数由10N变为8N时,其形变量减少,则弹簧测力计乙的形变量必增大,且甲、乙两弹簧测力计形变量变化的大小相等,所以弹簧测力计乙的示数应为12N、物体在水平方向所受到的合外力为F=F乙-F甲=4N、根据牛顿第二定律得,物块的加速度大小为a=m/s2=4m/s2、7、C 解析:弹簧处于压缩状态时,B球受到力F和弹簧的弹力F1的作用而静止,有F=F1,A球受到弹簧的弹力F1和墙壁的弹力F2的作用而静止,且F1=F2、撤去力F的瞬间,A球仍受到弹簧的弹力F1和墙壁的弹力F2的作用,加速度a1=0;B球只受到弹力F1的作用,加速度a2=、8、BC 解析:物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位、在F=kma中,只有“m”的单位取kg,“a”的单位取m/s2,“F”的单位取N时,才有k=1,故排除选项A、D,选项B、C正确、9、解析:0~10s间物体加速度大小a1==0、8m/s210~14s间物体加速度大小a2==2m/s2根据牛顿第二定律有F-μmg=ma1μmg-=ma2,可得μ=0、48,F=11、2N、答案:(1)11、2N (2)0、4810、解析:(1)由h=at2得a==3m/s2、(2)如图所示、(3)由牛顿第二定律a=得μ==0、21、答案:(1)3m/s2 (2)见解析(3)0、21。
第四章 运动和力的关系第3节 牛顿第二定律【学习目标】1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题.【学习重点】知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.【学习难点】能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题.【学习过程】任务一、牛顿第二定律导学探究由上一节的探究我们已经知道当小车的质量不变时,小车的加速度与它所受的力成正比,即a ∝F ,当小车所受的力不变时,小车的加速度与它的质量成反比,即a ∝1m,那么小车的加速度a 、小车的质量m 以及小车所受的力F 的关系是怎样的?知识梳理牛顿第二定律和力的单位(1)内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ,跟它的质量成___ ,加速度的方向跟作用力的方向 .(2)表达式:F = ,式中k 是比例系数,F 是物体所受的 .国际单位制中k =1.(3)F 与a 具有 对应关系.(4)牛顿第一定律不是实验定律,牛顿第二定律 (填“是”或“不是”)实验定律. 牛顿第二定律的四个性质(1)矢量性:合外力的方向决定了加速度的方向,合外力方向变,加速度方向变,加速度方向与合外力方向一致.(2)瞬时性:加速度与合外力是瞬时对应关系,它们同生、同灭、同变化.(3)同体性:a = 中各物理量均对应同一个研究对象.因此应用牛顿第二定律解题时,首先要处理好的问题是研究对象的选取.(4)独立性即学即用(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是( )A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=F/a可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=F/m可知,物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比D.由m=F/a可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出任务二、力的单位导学探究在F=kma关系中,k的选取可以是任意的吗?满足哪些条件?知识梳理力的国际单位:牛顿,简称,符号为 .“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1 N= .即学即用关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是( )A.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取B.使质量是1 kg的物体产生1.5 m/s2的加速度的力叫做1 NC.公式F=ma中,a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和D.物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致【典型例题】例1 下列对牛顿第二定律的理解正确的是( )A.由F=ma可知,F与a成正比,m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合外力的方向一致D.当外力停止作用时,加速度随之消失例2 (多选)一物体随气球匀速上升,某时刻物体从气球上脱落,则物体离开气球的瞬间(不计空气阻力)( )A.物体的加速度为零B.物体的加速度为gC.物体立即向下运动D.物体仍具有向上的速度例3 如图1所示,质量为1 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物体加速度的大小.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)例4、如图2所示,一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平力F=20 N拉物体由A点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止.求:(g=10 m/s2)(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小;(2)撤去拉力时物体的速度大小;【达标检测】1.关于牛顿第二定律,以下说法中正确的是( )A.由牛顿第二定律可知,加速度大的物体,所受的合外力一定大B.牛顿第二定律说明了,质量大的物体,其加速度一定小C.由F=ma可知,物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.对同一物体而言,物体的加速度与物体所受到的合外力成正比,而且在任何情况下,加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致2.(多选)初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动情况为()A.速度不断增大,但增大得越来越慢B.加速度不断增大,速度不断减小C.加速度不断减小,速度不断增大D.加速度不变,速度先减小后增大3. (多选)一辆小车在水平面上运动,悬挂的摆球相对小车静止并与竖直方面成θ角,如图3所示,下列说法正确的是()A.小车一定向左做匀加速直线运动B.小车的加速度大小为g tan θ,方向向左C.悬绳的拉力一定大于小球的重力D.小球所受合外力方向一定向右4.如图4所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度是多大?。
4.3 牛顿第二定律【教材分析】牛顿第二定律是动力学的核心规律,动力学又是经典力学的基础,也是进一步学习热学、电学等其他部分知识所必须掌握的内容。
所以,牛顿第二定律是本章的中心内容,更是本章的教学重点。
为了使学生对牛顿第二定律的认识自然、和谐,本节之前的“运动状态的改变”就是起到了承上启下的作用。
承上,使学生对第一定律的认识得到强化;启下,即是通过实例的分析使学生定性地了解了牛顿第二定律的内容。
本节教材是在前一节的基础上借助电脑通过实验分析,再进行归纳后总结出定量描述加速度、力和质量三者关系的牛顿第二定律。
由实验归纳总结出物理规律是我们认识客观规律的重要方法。
由于本实验涉及到三个变量:a、m、F,因此我们用控制变量的方法来进行研究:先确定物体的质量,研究加速度与力的关系;再确定力,研究加速度和质量的关系。
在以后学习气体的状态变化规律,平行板电容器的电容,金属导体的电阻等内容中都用到了这一方法。
控制变量法也是我们研究自然、社会问题的常用方法。
通过教学,使学生学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法—列表法和图像法,了解图像法处理数据的优点:直观、减少误差(取平均值的概念),及图像的变换,从a-m图(曲线)变到a-1/m图(直线),在验证玻一马定律中也用了这种方法。
根据以上分析,我们知道本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中如何控制实验条件和物理变量,如何用数学公式表达物理规律。
让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
通过本节课的学习,要让学生记住牛顿第二定律的表达式;理解各物理量及公式的物理意义;了解以实验为基础,经过测量、论证、归纳总结出结论并用数学公式来表达物理规律的研究方法,使学生体会到物理规律的简单美。
本节课的重点是成功地进行了演示实验和用电脑对数据进行分析。
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第4章牛顿运动定律第3节牛顿第二定律【学习目标】1.理解牛顿第二定律,知道牛顿的第二定律表达式的确切含义;2.能从同时性、矢量性等各个方面深入理解牛顿第二定律,理解牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁;3.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。
初步体会牛顿第二定律规律在认识自然地过程中的有效性和价值.【重点、难点】重点:牛顿第二定律中合外力和加速度之间的因果性、同时性、矢量性关系;难点:牛顿第二定律的理解.预习案【自主学习】一、举例说明力是怎样改变物体的运动状态的。
1 _______________________________________2_____________________________________________3_______________________________________________二、加速度的物理意义:__________________________________。
三、牛顿第二定律1、内容:_______________________________2、你是怎样理解牛顿第二定律的:_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ________________________________________。
4.3牛顿第二定律教案设一、教学目标(一)知识与技能1.理解力是使物体产生加速度的原因2.知道研究加速度和力的关系的实验过程3.理解牛顿第二定律的内容,知道定律的确切含义(二)过程与方法1.师生共同实验并总结出牛顿第二定律。
对其进行再探究,培养学生的实验能力,分析能力和解决问题能力。
2.初步掌握实验探究中的控制变量法(三) 情感态度与价值观让学生在自己探索并操作实验的过程中逐步学会运用理论知识,合理解决实际问题,在实验后分析问题时培养学生严谨思考的能力,激发学生学习物理的兴趣。
二、教学重点1.熟练并准确地操作实验2.认识并理解牛顿第二定律三、教学难点1.实验数据的分析与处理2 .理解并掌握牛顿第二定律的物理意义及性质四.教学方法多媒体展示法,实验探究法,讲授法。
五.教学仪器与用具小车,带滑轮的木板,小盘,砝码,细绳,刻度尺,打点计时器,电源等。
多媒体课件。
六.教学过程(一). 导入新课创设情境,引入新课 (播放视频)1.跳伞队员降落时要打开降落伞,这是什么道理?2.方程式赛车比赛中所用的赛车质量是普通的小轿车的1/3,这又是什么道理?其实,表面上看,都是为了在短时间内改变物体的运动状态。
通过上节课的学习,我们 已经知道,改变物体的运动状态讲授为了产生加速度,而产生的加速度与物体受力及物体的质量是否有关系呢?下面我们就一起来学习这节内容。
(二)新课教学1. 加速度与力的关系如下图:小车的质量都为500克,砝码的质量为100克,小盘的质量可以忽略。
让小车在绳子的恒定拉力下做初速度为零的匀加速运动。
从打点计时器打出的纸带得到如下数据由图可知,两小车的质量相等,甲受到拉力F 1=1N ,乙受到的拉力F 2=2N,由S=1/2at 2,我们可以求出加速度a ,a 甲=1m/s 2,a 乙=2m/s 2,由大量的事实表明:对于质量相等的物体来说,物体的加速度跟作用在它上面的力成正比。
用数学式子表示就是: a 甲/a 乙=F 甲/F 乙 或a ∝F练习:我们现在可以解决“跳伞队员降落时为什么要打开降落伞?”这个问题了。
高中物理第四章第三课时牛顿第二定律学案新人教版必修11、深刻理解牛顿第二定律,把握a=的含义、2、知道力的单位牛顿是怎样定义的、3、会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题、一、牛顿第二定律1、内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成A(A、正比B、反比),跟它的质量成B(A、正比B、反比)、加速度的方向跟作用力的方向A(A、相同B、相反)、2、表达式(1)比例式形式:a∝或F∝ma、(2)等式形式:F=kma,式中k是比例系数,F是物体所受的合力、(3)表达式:F=ma、►判一判(1)由牛顿第二定律可知,加速度大的物体,所受的合外力一定大、(错误)提示:加速度是由合外力和质量共同决定的,故加速大的物体,所受的合外力不一定大、(2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定就小、(错误)提示:由牛顿第二定律可知,当合外力一定时,加速度与质量成反比,当质量一定时,加速度与合外力成正比、(3)任何情况下,物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致、(正确)提示:由牛顿第二定律可知,物体加速度的方向与合外力的方向总是一致、二、力的单位1、国际单位:牛顿,简称牛,符号为N、2、“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1 N=1 kgm/s2、3、比例系数k的意义(1)在F=kma中,k的选取有一定的任意性、(2)在国际单位制中k=1,牛顿第二定律的数学表达式为:F=ma,式中F、m、a的单位分别为N、kg、m/s2、►判一判牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k,(1)力F的单位取N时等于1、(错误)(2)在国际单位制中才等于1、(正确)(3)加速度单位用m/s2时等于1、(错误)提示:牛顿第二定律可表达为F=kma,当力、质量、加速度的单位都采用国际单位制中的单位时,比例系数k的取值为1、求瞬时加速度的几类力学模型在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时,经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型、全面准确地理解他们的特点,可帮助我们灵活正确地分析问题、这些模型的共同点是:都是质量可忽略的理想化模型,都会发生形变而产生弹力,同一时刻其内部弹力处处相等且与运动状态无关、这些模型的不同点是:模型特点轻绳只能产生拉力,且方向一定沿着绳子背离受力物体,不能承受压力;认为绳子不可伸长,即无论绳子所受拉力多大,长度不变(只要不被拉断);绳子的弹力可以发生突变瞬时产生,瞬时改变,瞬时消失轻杆既能承受拉力,又可承受压力,施力或受力方向不一定沿着杆的轴向;认为杆子既不可伸长,也不可缩短,杆子的弹力也可以发生突变轻弹簧既能承受拉力,又可承受压力,力的方向沿弹簧的轴线;受力后发生较大形变,弹簧的长度既可变长,又可变短,遵循胡克定律;因形变量较大,产生形变或使形变消失都有一个过程,故弹簧的弹力不能突变,在极短时间内可认为弹力不变;当弹簧被剪断时,弹力立即消失橡皮条只能受拉力,不能承受压力;其长度只能变长,不能变短,同样遵循胡克定律;因形变量较大,产生形变或使形变消失都有一个过程,故橡皮条的弹力同样不能突变,在极短时间内可认为弹力不变;当橡皮条被剪断,弹力立即消失【案例展示1】如图所示,一个质量为m=2 kg的小球,被a、b两根绷紧的橡皮条拉着处于静止状态,如果烧断b橡皮条的瞬间,小球的加速度大小为2 m/s2、如果先剪断橡皮条a的瞬间,小球的加速度是________,原来橡皮条b的拉力是________(取g=10 m/s2)、【分析】根据牛顿第二定律和平衡条件可求出未剪断橡皮条b时a、b 的拉力大小;根据牛顿第二定律可求得先剪断橡皮条a的瞬间小球的加速度、【规范解答】烧断橡皮条之前,小球受到三个力的作用,重力mg、橡皮条a的拉力Fa、橡皮条b的拉力Fb,如图所示、根据物体的平衡条件可得Fa=Fb+mg、烧断橡皮条b的瞬间,橡皮条a的弹力不会突变,小球受到的合外力等于橡皮条b的拉力Fb、由牛顿第二定律可得Fb=ma,代入数据可得Fb=4 N,还可以求得Fa=24 N、而在烧断橡皮条a的瞬间,橡皮条b的弹力不会突变,小球受到的合外力等于橡皮条a的拉力Fa,由牛顿第二定律可得Fa=ma′,代入数据可得a′=12 m/s2、【答案】12 m/s2 4 N【名师点评】(1)牛顿第二定律是力瞬间时作用的规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失、分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该瞬时前后物体的受力情况及其变化、(2)明确两种基本模型的特点、①轻绳的形变可瞬时产生或恢复,故绳的弹力可以瞬时突变、②轻弹簧(或橡皮条)在两端均连有物体时,形变恢复需较长时间,其弹力的大小与方向均不能突变、【案例展示2】如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态、现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间木块1、2的加速度大小分别为a1、a2、重力加速度大小为g,则有()A、a1=0,a2=gB、a1=g,a2=gC、a1=0,a2=gD、a1=g,a2=g【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:易错选项错误原因A 求解木块2的加速度时,误认为只受自身重力的作用,忽视了弹簧的弹力作用;实际上抽出木板的瞬间弹簧弹力不变B误认为木块1和木块2为一个整体,都只受重力的作用,具有相同的加速度,没有注意到弹簧对两木块依然有作用力【规范解答】在抽出木板的瞬间弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变、木块1受重力和支持力,mg=F,a1=0,木块2受重力和压力,根据牛顿第二定律a2==g,故C正确、【答案】C1、下列说法中正确的是(B)A、同一物体的运动速度越大,受到的合力越大B、同一物体的运动速度变化率越小,受到的合力也越小C、物体的质量与它所受的合力成正比D、同一物体的运动速度变化越大,受到的合力也越大解析:速度大小与合力大小无直接联系,A错;由a=,运动速度变化率小,说明物体的加速度小,也就是说物体受到的合力小,B对;物体的质量与合力无关,C错;速度的变化量的大小与物体所受合力的大小无关,D错、2、关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是(CD)A、物体的速度越大,则加速度越大,所受的合外力也越大B、物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零C、物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D、物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零3、初始静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动情况为(AC)A、速度不断增大,但增大得越来越慢B、加速度不断增大,速度不断减小C、加速度不断减小,速度不断增大D、加速度不变,速度先减小后增大解析:光滑水平面,说明物体不受摩擦力作用,物体所受到的水平力即为合外力、力逐渐减小,合外力也逐渐减小,由公式F=ma可知:当F逐渐减小时,a也逐渐减小,但速度逐渐增大、4、有一恒力F施于质量为m1的物体上,产生的加速度为a1、施于质量为m2的物体上产生的加速度为a2;若此恒力F 施于质量为(m1+m2)的物体上,产生的加速度应是(D)A、a1+a2B、、C、D、解析:由F=m1a1,F=m2a2,F=(m1+m2)a,可得答案是D、5、一个物体在几个力的作用下处于静止状态,若其中一个向西的力逐渐减小直到为零,则在此过程中的加速度(A)A、方向一定向东,且逐渐增大B、方向一定向西,且逐渐增大C、方向一定向西,且逐渐减小D、方向一定向东,且逐渐减小解析:物体在几个力的作用下处于平衡状态,即所受合外力为零、当向西的力减小时,合外力向东且增大,根据F=ma可知,当合外力增大时,物体的加速度也增大、6、一个质量为2 kg的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2 N和6 N,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为(BCD)A、1 m/s2B、2 m/s2C、3 m/s2D、4 m/s2解析:根据牛顿第二定律,如果一个物体同时受到几个力的作用,物体的加速度与所受的外力的合力成正比、题目所给的两个力大小分别为2 N和6 N,当两个力的方向相同时合力最大,最大值为2 N+6 N=8 N,当两个力的方向相反时合力最小,最小值为6 N-2 N=4 N,当两个力的方向既不相同,也不相反时,合力的大小大于4 N而小于8 N,所以两个力的方向发生变化时,合力的大小为4 N≤F合≤8 N、根据牛顿第二定律可得a =,当两个力取不同的方向时,物体的加速度大小2 m/s2≤a≤4 m/s2、7、如图所示,光滑水平面上,水平恒力F拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ,则在运动过程中(BC)A、木块受到的摩擦力大小一定为μmgB、木块受到的合力大小为maC、小车受到的摩擦力大小为D、小车受到的合力大小为(m+M)a8、如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落、在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是(CD)A、小球刚接触弹簧瞬间速度最大B、从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C、从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D、从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大解析:小球的加速度大小决定于小球受到的合外力、从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大、当合力与速度同向时小球速度增大,所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大、9、某物体做直线运动的vt图象如图所示,据此判断下图(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是(B)10、水平面上有一质量为1 kg的木块,在水平向右、大小为5 N的力作用下,由静止开始运动、若木块与水平面间的动摩擦因数为0、2、(1)画出木块的受力示意图;(2)求木块运动的加速度;(3)求出木块4 s内的位移、(g取10 m/s2)解析:(1)木块的受力示意图如右图所示、(2)根据题意知:F-Ff=ma,FN=G,Ff =μFN,a=3 m/s2、(3)x=at2=342 m=24 m、答案:(1)见解析图(2)3m/s2 (3)24 m。
4.3牛顿第二定律一、教材分析牛顿第二定律是动力学部分的核心内容,它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化率,即加速度与它所受外力的关系,以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系;况且此定律是联系运动学与力学的桥梁,它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻,所以本节课的教学对力学是至关重要的.本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容,关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解,全面掌握牛顿第二定律,会应用牛顿第二定律解决有关问题.二、教学目标知识与技能1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.2.理解公式中各物理量的意义及相互关系.3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.过程与方法1.以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律.2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.情感态度与价值观渗透物理学研究方法的教育,体验物理方法的魅力.三、教学重点牛顿第二定律应用四、教学难点牛顿第二定律的意义五、教学过程一、牛顿第二定律师:通过上一节课的实验,我们再一次证明了:物体的加速度与物体的合外力成正比,与物体的质量成反比.师:如何用数学式子把以上的结论表示出来?生:a∝F/m师:如何把以上式子写成等式?生:需要引入比例常数ka=kF/m师:我们可以把上式再变形为F=kma.选取合适的单位,上式可以,简化。
前面已经学过,在国际单位制中力的单位是牛顿.其实,国际上牛顿这个单位是这样定义的:质量为1 kg的物体,获得1 m/s2的加速度时,受到的合外力为1 N,即1 N=1 kg·m/s2.可见,如果各量都采用国际单位,则k=1,F=ma这就是牛顿第二定律的数学表达式.师:牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系,还描述了它们的方向关系,结合上节课实验的探究,它们的方向关系如何?生:质量m是标量,没有方向.合力的方向与加速度方向相同.师:对,我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢?生:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同.师:加速度的方向与合外力的方向始终一致,我们说牛顿第二定律具有同向性。
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牛顿第二定律教材分析牛顿第二定律是动力学部分的核心内容,它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化,即加速度与它所受外力的关系,以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系;况且此定律是联系运动学与力学的桥梁,它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻,所以本节课的教学对力学是至关重要的.本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容,关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解,全面掌握牛顿第二定律,会应用牛顿第二定律解决有关问题.教学重点牛顿第二定律应用教学难点牛顿第二定律的意义课时安排1课时三维目标1.知识与技能(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系.(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.(4)会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.2.过程与方法(1)以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律.(2)认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.3.情感、态度与价值观渗透物理学研究方法的教育,体验物理方法的魅力.错误!导入新课情景导入多媒体播放刘翔在国际比赛中的画面.如图.边播放边介绍:短跑运动员在起跑时的好坏,对于取得好成绩十分关键,因此,发令枪响必须奋力蹬地,发挥自己的最大体能,以获得最大的加速度,在最短的时间内达到最大的运动速度.我们学习了本节内容后就会知道,运动员是怎样获得最大加速度的.错误!利用多媒体播放上节课做实验的过程,引起学生的回忆,激发学生的兴趣,使学生再一次体会成功的喜悦,并讨论上节课的实验过程和实验结果.问题:当物体所受的力和物体的质量都发生变化时,物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢?推进新课一、牛顿第二定律为了培养学生自主学习的能力,让学生带着以下几个问题阅读课本74~75页的内容:1.牛顿第二定律的内容是怎样表述的?2.它的比例式如何表示,式中各符号表示什么?3.式中各物理量的单位是什么,其中力的单位“牛顿”是怎样定义的?学生用3~5分钟阅读结束后,让学生回答以上几个问题:明确:1.内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比.2.比例式:a∝错误!或者F∝ma或者写成等式F=kma。
第三节牛顿第二定律教学目标:(一)知识与技能:1.理解牛顿第二定律的内容;知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
2.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的3.知道量度式a=t vv0t 与决定式a=mF的区别。
4.能运用牛顿第二定律解决实际问题,并在解决问题的过程中掌握一定的解题方法。
(二)过程与方法:培养学生分析能力,解决问题的能力。
(三)情感态度与价值观:通过实验总结出自然规律;在讨论中认识自然规律;在解决实际问题过程中应用自然规律;在认识、应用自然规律的过程中感受自然的奥妙。
教学重点:牛顿第二定律的理解。
教学难点:牛顿第二定律的应用。
教学方法:分析归纳法、讲授法、讨论法教学用具:多媒体软件教学过程:(一)导入新课:师:上一节我们用实验研究了加速度跟外力和质量的定量关系。
我们是如何研究这三个量之间的关系的呢?生:先保持物体的质量不变,研究加速度与力的关系,再保持物体的受力相同,研究加速度与质量的关系。
师:在实验后得出什么结论?生:质量不变,加速度与力成正比,物体的受力相同,加速度与质量成反比。
投影:当m 不变时,a ∝F ;当F 不变时,a ∝m1师:这个实验中,我们使用了一种研究问题常用的方法,同学们知道是什么方法吗? 生:控制变量法师:其实在研究多个物理量之间的关系时,我们常使用控制变量法。
投影:控制变量法----在研究多个物理量之间的关系时,常使用的一种研究方法。
(二)新课教学 1.牛顿第二定律师:从上一节实验我们已经得到a ∝F 、a ∝m1的结论,其实这一个结论也同样符合大量的实验和观察到的事实。
由此可知这是一条一般性的规律,如果用文字表述我们就可以写成:投影:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,这就是牛顿第二定律。
师:如果用比例式来表示,应该如何表达? 生:a ∝mF或F ∝ma投影:a∝m F或F∝ma师:上式是一条比例式,如果写成等式又如何表达?生:F=kma投影:F=kma师:式中K是比例系数,F指的是物体所受的合力。
[最新]高中物理第四章第三节牛顿第二定律教案新人教版必修1----0819261a-6ea5-11ec-a458-7cb59b590d7d第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律[课前准备]【课型】新授课【课时】1课时【教学目标】知识与技能1.能够准确地表达牛顿第二定律2.能根据对1n定义,理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从f=kma的.3.知道牛顿第二定律是针对质点使用的,因为关系式中的f应是质点所受的合力.能从同时性、矢量性等方面深入理解牛顿第二定律,理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁.过程与方法1.在总结上节课的实验结论后,我们可以得出物体加速度与其质量和外力之间的关系,然后总结牛顿第二定律2.培养学生的概括能力和分析推理能力.情感态度与价值观1.认识到从实验中总结物理定律是物理研究的重要方法2.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣.教学重点与难点:教学重点牛顿第二定律应用.教学难点牛顿第二定律的意义。
教学方法:探究、讲授、讨论、观察、思考、归纳.[教学过程]【新课导入】[问题]通过上一课的实验,我们知道当物体上的力保持不变时,物体的加速度与其力之间的关系是什么?【回答】当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比.【问题】当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?【回答】当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比.[问题]当物体的力和质量发生变化时,物体的加速度与其力和质量之间的关系是什么?【新课程教学】3牛顿第二定律1。
牛顿第二定律[摘要]通过上一节课的实验,再次证明了物体的加速度与其所受的力成正比,与其质量成反比,加速度的方向与力的方向相同。
这是牛顿第二定律吗?1[答:]a∝ f或f∝ 妈妈[问题]如何把上面的公式写成一个方程式?[答:]需要引入比例常数Ka?kfm【解说】可以把上式再变形为f?kma.【说明】f指的是物体所受的合力.二、力的单位正如我之前所了解到的,在国际单位制中,力的单位是牛顿。
3.牛顿第二定律【摘要】物体的加速度和力成正比,和物体的质量成反比,加速度的方向和力的方向是相同的。
【关键词】牛顿第二定律对牛顿第二定律瞬时性的理解解决简单问题【教学目标】1.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。
2.理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
3.能初步应用牛顿第二定律解决一些简单问题。
【知识对比】知识点初中高中牛顿第二定律未涉及牛顿第二定律的由来、含义和简单应用【课时安排】1课时【教学过程】一、牛顿第二定律【问题引入】在上一节实验的基础上,你能得出加速度与物体所受到的合外力、质量的定量关系吗?【情景引入】通过上节实验我们得到下表中的内容m一定时,a与F成正比F一定时,a与1/m成正比a∝F a∝1/m上面两式整理得F=kma1.牛顿第二定律(1)内容:物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
k是比例系数(2)表达式:Fa m∝→F ma ∝→F kma = F 指物体所受的合力 m 指的是物体的质量在F kma =这个表达式中,比例系数k 的选取是任意的,如果选取k=1,那么牛顿第二定律得表达式→F ma =(3)力的单位当质量为m=1kg 的物体,在某力的作用下它获得的加速度a=1m/s 2时,2211/1/F ma kg m s kg m s ==⨯=⋅,我就把这个力叫一个单位的力。
即:211/N kg m s =⋅质量为1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力,叫做1牛顿。
(4)比例系数k 的含义由F kma =可知,/k F ma =,因此k 在树枝上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小。
K 由F 、m 、a 三者的单位共同决定,三者取不同的单位k 值不同,在国际单位制中,k=1. 利用F ma =计算时,各量必须用国际单位制中的单位。
2.力与运动的关系力是改变物体运动状态的原因,物体所受合外力 u u u u u r 决定 物体加速度 u u u u u r 决定 单位时间内速度的变化量,加速度与速度无必然联系。
4.3《牛顿第二定律》学案【学习目标】1、掌握牛顿第二定律的内容和数学表达式。
2、知道公式中各物理量的意义及相互关系。
3、知道力的单位“牛顿”的定义方法。
4、会运用牛顿第二定律,解决简单的动力学问题。
【重点难点】深刻理解牛顿第二定律的含义;牛顿第二定律的应用。
【知识梳理】1、牛顿第二定律物体的加速度的大小跟成正比,跟物体的成反比,加速度的方向跟相同,这就是牛顿第二定律。
用比例式来表示:或,写成等式为,其中k是比例系数,F是物体所受的。
2、力的单位在国际单位制中,力的单位是,符号是。
它是根据牛顿第二定律定义的:使质量为的物体产生的加速度的力的大小为1N,即1N=,此时比例系数k=1,牛顿第二定律的表达式为。
【典型例题分析】例题1、质量为2kg的物体,受到一个F1=10N的力,此时它的加速度a1为;若要使它产生a2=2m/s2的加速度,需要施加的力。
分析:此题考查的是牛顿第二定律公式的使用,因为F=ma,a1=F1/m=5m/s2,F2=ma2=4N。
【拓展1】物体在合外力F作用下,产生加速度a,下面说法中正确的是()A.在匀减速直线运动中,a与F反向B.只有在匀加速直线运动中,a才与F同向C.不论在什么运动中,a与F的方向总是一致的D.以上说法都不对答案:C Array例题2如图所示,沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向370,球和车厢相对静止,球的质量为1kg。
(g取10m/s2,sin37°○=0.6,cos37°○=0.8)。
求:(1)车厢运动的加速度;(2)悬线对球的拉力。
分析:球和车相对静止,它们的运动情况相同,由于球的受力情况更易掌握,故以球为研究对象,球受两个力的作用:重力mg 和悬线拉力F ,由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动,故其加速度方向沿水平反向,合外力沿水平方向。
(1)由牛顿第二定律F=ma,有mgtan37°○=ma a=7.5m/s 2即车厢的加速度大小为7.5m/s 2,方向水平向右。
学案牛顿第二定律[学习目标]1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题.[自主学习]一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成,跟它的质量成,加速度的方向跟作用力的方向.2.表达式:F=,式中k是比例系数,F是物体所受的,当物理量的单位都使用国际单位时F=.二、力的单位1.力的国际单位是,简称牛,符号为.2.“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1N= .[课堂探究]一、牛顿第二定律[问题设计]由上一节的探究我们已经知道当小车的质量不变时,小车的加速度与它所受的力成正,那么小比,即a∝F,当小车所受的力不变时,小车的加速度与它的质量成反比,即a∝1m车的加速度a、小车的质量m以及小车所受的力F的关系是怎样的?小结:[延伸思考]在地面上,停着一辆卡车,你使出全部力气也不能使卡车做加速运动,这与牛顿第二定律矛盾吗?为什么?二、牛顿第二定律的简单应用例1:看书本75页《例题1》和《例题2》及《科学漫步》。
例2:如图1所示,一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平力F=20 N拉物体由A 点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止.图1求:(g=10 m/s2)(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小;(2)撤去拉力时物体的速度大小;(3)撤去拉力F后物体运动的距离.例3如图2所示,质量为1 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物体加速度的大小.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 图2小结:[当堂训练]1.关于牛顿第二定律,以下说法中正确的是()A.由牛顿第二定律可知,加速度大的物体,所受的合外力一定大B.牛顿第二定律说明了,质量大的物体,其加速度一定小C.由F=ma可知,物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.对同一物体而言,物体的加速度与物体所受到的合外力成正比,而且在任何情况下,加速度的方向,始终与物体所受的合外力方向一致2.初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动情况为()A.速度不断增大,但增大得越来越慢B.加速度不断增大,速度不断减小C.加速度不断减小,速度不断增大D.加速度不变,速度先减小后增大3.如图3所示,两个人同时用大小分别为F1=120 N、F2=80 N的水平力拉放在水平光滑地面的小车,如果小车的质量m=20 kg,则小车的加速度() 图3 A.方向向左,大小为10 m/s2B.方向向左,大小为2 m/s2C.方向向右,大小为10 m/s2D.方向向右,大小为2 m/s24.书本78页《问题与练习》4、5题5、如图4所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N,与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?图4(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度是多大?[课后练习]1.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A.物体加速度的大小跟它的质量、受到的合力无关B.物体所受合外力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C.物体加速度的大小跟它所受的作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合外力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比2.(多选)在牛顿第二定律的表达式F=kma中,有关比例系数k的下列说法中正确的是()A.k的数值由质量、加速度和力的数值决定B.k的数值由质量、加速度和力的单位决定C.在国际单位制中,k等于1D.在任何情况下k都等于13.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为()A .牛顿第二定律不适用于静止的物体B .桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到C .推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值D .桌子所受的合力为零,加速度为零4.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力F ,当力刚开始作用的瞬间( )A .物体立即获得速度B .物体立即获得加速度C .物体同时获得速度和加速度D .由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零5.如图1所示,长木板A 的右端与桌边相齐,木板与桌面间的动摩擦因数为μ,今用一水平恒力F 将A 推出桌边,在长木板开始翻转之前,木板的加速度大小将会( )A .逐渐减小B .逐渐增大C .不变D .先减小后增大图16.如图2所示,位于水平地面上的质量为M 的小木块,在大小为F 、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为( ) 图2A.F MB.F cos αMC.F cos α-μMg MD.F cos α-μ(Mg -F sin α)M7. (多选)在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球,弹簧处于自然长度,如图3所示,当旅客看到弹簧的长度变长时,对车厢运动状态的判断可能的是( )A .车厢向右运动,速度在增大 图3B .车厢向右运动,速度在减小C .车厢向左运动,速度在增大D .车厢向左运动,速度在减小8.如图4所示,在沿平直轨道行驶的车厢内,有一轻绳的上端固定在车厢的顶部,下端拴一小球,当小球相对车厢静止时,悬线与竖直方向夹角为θ,则下列关于车厢的运动情况正确的是()A.车厢加速度大小为g tan θ,方向沿水平向左图4B.车厢加速度大小为g tan θ,方向沿水平向右C.车厢加速度大小为g sin θ,方向沿水平向左D.车厢加速度大小为g sin θ,方向沿水平向右9.一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F、方向如图5所示的力去推它,使它以加速度a向右运动.若保持力的方向不变而增大力的大小,则() 图5 A.a变大B.a不变C.a变小D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势10.如图6所示,一小球从空中自由落下,当它与正下方的轻弹簧刚开始接触时,它将()A.立即被反弹上来B.立即开始做减速运动图6 C.立即停止运动D.继续做加速运动11.质量为m的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a′,则() A.a′=a B.a′<2aC.a′>2a D.a′=2a12.如图7所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进.突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()A.m g2-a2B.ma 图7 C.m g2+a2D.m(g+a)13.将质量为0.5 kg的小球,以30 m/s的速度竖直上抛,经过2.5 s小球到达最高点(取g=10 m/s2).求:(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力;(2)小球在最高点时的加速度大小;(3)若空气阻力不变,小球下落时的加速度为多大?14.(1)如图8所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度g=10 m/s2.求物体下滑过程的加速度有多大?(2)若斜面不光滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=36,物体下滑过程的加速度又是多大?图8。
第三课时 牛顿第二定律1.深刻理解牛顿第二定律,把握a =F m的含义. 2.知道力的单位牛顿是怎样定义的.3.会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题.一、牛顿第二定律 1.内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成A (A.正比 B.反比),跟它的质量成B (A.正比 B .反比).加速度的方向跟作用力的方向A (A.相同 B .相反).2.表达式(1)比例式形式:a ∝Fm或F ∝ma .(2)等式形式:F =kma ,式中k 是比例系数,F 是物体所受的合力. (3)表达式:F =ma . ►判一判(1)由牛顿第二定律可知,加速度大的物体,所受的合外力一定大.(错误)提示:加速度是由合外力和质量共同决定的,故加速大的物体,所受的合外力不一定大. (2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定就小.(错误)提示:由牛顿第二定律可知,当合外力一定时,加速度与质量成反比,当质量一定时,加速度与合外力成正比.(3)任何情况下,物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致.(正确) 提示:由牛顿第二定律可知,物体加速度的方向与合外力的方向总是一致.二、力的单位1.国际单位:牛顿,简称牛,符号为N.2.“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1 N =1 kg·m/s2.3.比例系数k的意义(1)在F=kma中,k的选取有一定的任意性.(2)在国际单位制中k=1,牛顿第二定律的数学表达式为:F=ma,式中F、m、a的单位分别为N、kg、m/s2.►判一判牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k,(1)力F的单位取N时等于1.(错误)(2)在国际单位制中才等于1.(正确)(3)加速度单位用m/s2时等于1.(错误)提示:牛顿第二定律可表达为F=kma,当力、质量、加速度的单位都采用国际单位制中的单位时,比例系数k的取值为1.求瞬时加速度的几类力学模型在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时,经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型.全面准确地理解他们的特点,可帮助我们灵活正确地分析问题.这些模型的共同点是:都是质量可忽略的理想化模型,都会发生形变而产生弹力,同一时刻其内部弹力处处相等且与运动状态无关.这些模型的不同点是:【案例展示1】如图所示,一个质量为m=2 kg的小球,被a、b两根绷紧的橡皮条拉着处于静止状态,如果烧断b橡皮条的瞬间,小球的加速度大小为2 m/s2.如果先剪断橡皮条a的瞬间,小球的加速度是________,原来橡皮条b的拉力是________(取g=10 m/s2).【分析】根据牛顿第二定律和平衡条件可求出未剪断橡皮条b时a、b的拉力大小;根据牛顿第二定律可求得先剪断橡皮条a的瞬间小球的加速度.【规范解答】烧断橡皮条之前,小球受到三个力的作用,重力mg、橡皮条a的拉力F a、橡皮条b的拉力F b,如图所示.根据物体的平衡条件可得F a=F b+mg.烧断橡皮条b的瞬间,橡皮条a的弹力不会突变,小球受到的合外力等于橡皮条b的拉力F b.由牛顿第二定律可得F b=ma,代入数据可得F b=4 N,还可以求得F a=24 N.而在烧断橡皮条a的瞬间,橡皮条b的弹力不会突变,小球受到的合外力等于橡皮条a的拉力F a,由牛顿第二定律可得F a=ma′,代入数据可得a′=12 m/s2.【答案】12 m/s2 4 N【名师点评】(1)牛顿第二定律是力瞬间时作用的规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失.分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该瞬时前后物体的受力情况及其变化.(2)明确两种基本模型的特点.①轻绳的形变可瞬时产生或恢复,故绳的弹力可以瞬时突变.②轻弹簧(或橡皮条)在两端均连有物体时,形变恢复需较长时间,其弹力的大小与方向均不能突变.【案例展示2】如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g,则有( )A .a 1=0,a 2=gB .a 1=g ,a 2=gC .a 1=0,a 2=m +MM g D .a 1=g ,a 2=m +MMg 【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:【规范解答】 在抽出木板的瞬间弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变.木块1受重力和支持力,mg =F ,a 1=0,木块2受重力和压力,根据牛顿第二定律a 2=F +Mg M =m +M Mg ,故C 正确. 【答案】 C1.下列说法中正确的是(B )A .同一物体的运动速度越大,受到的合力越大B .同一物体的运动速度变化率越小,受到的合力也越小C .物体的质量与它所受的合力成正比D .同一物体的运动速度变化越大,受到的合力也越大解析:速度大小与合力大小无直接联系,A 错;由a =ΔvΔt ,运动速度变化率小,说明物体的加速度小,也就是说物体受到的合力小,B 对;物体的质量与合力无关,C 错;速度的变化量的大小与物体所受合力的大小无关,D 错.2.关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是(CD ) A .物体的速度越大,则加速度越大,所受的合外力也越大 B .物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零 C .物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大 D .物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零3.初始静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动情况为(AC )A .速度不断增大,但增大得越来越慢B .加速度不断增大,速度不断减小C .加速度不断减小,速度不断增大D .加速度不变,速度先减小后增大解析:光滑水平面,说明物体不受摩擦力作用,物体所受到的水平力即为合外力.力逐渐减小,合外力也逐渐减小,由公式F =ma 可知:当F 逐渐减小时,a 也逐渐减小,但速度逐渐增大.4.有一恒力F 施于质量为m 1的物体上,产生的加速度为a 1、施于质量为m 2的物体上产生的加速度为a 2;若此恒力F 施于质量为(m 1+m 2)的物体上,产生的加速度应是(D )A .a 1+a 2 B.a 1+a 22.C.a 1a 2D.a 1a 2a 1+a 2解析:由F =m 1a 1,F =m 2a 2,F =(m 1+m 2)a ,可得答案是D.5.一个物体在几个力的作用下处于静止状态,若其中一个向西的力逐渐减小直到为零,则在此过程中的加速度(A )A .方向一定向东,且逐渐增大B .方向一定向西,且逐渐增大C .方向一定向西,且逐渐减小D .方向一定向东,且逐渐减小解析:物体在几个力的作用下处于平衡状态,即所受合外力为零.当向西的力减小时,合外力向东且增大,根据F =ma 可知,当合外力增大时,物体的加速度也增大.6.一个质量为2 kg 的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2 N 和6 N ,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为(BCD )A .1 m/s 2B .2 m/s 2C .3 m/s 2D .4 m/s 2解析:根据牛顿第二定律,如果一个物体同时受到几个力的作用,物体的加速度与所受的外力的合力成正比.题目所给的两个力大小分别为2 N 和6 N ,当两个力的方向相同时合力最大,最大值为2 N +6 N =8 N ,当两个力的方向相反时合力最小,最小值为 6 N -2 N =4 N ,当两个力的方向既不相同,也不相反时,合力的大小大于4 N 而小于8 N ,所以两个力的方向发生变化时,合力的大小为4 N ≤F 合≤8 N .根据牛顿第二定律可得a =F 合m,当两个力取不同的方向时,物体的加速度大小2 m/s 2≤a ≤4 m/s 2.7.如图所示,光滑水平面上,水平恒力F 拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M ,木块质量为m ,它们的共同加速度为a ,木块与小车间的动摩擦因数为μ,则在运动过程中(BC )A .木块受到的摩擦力大小一定为μmgB .木块受到的合力大小为maC .小车受到的摩擦力大小为mF m +MD .小车受到的合力大小为(m +M )a8.如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落.在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是(CD )A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大解析:小球的加速度大小决定于小球受到的合外力.从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大.当合力与速度同向时小球速度增大,所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大.9.某物体做直线运动的vt图象如图所示,据此判断下图(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是(B)10.水平面上有一质量为1 kg 的木块,在水平向右、大小为5 N 的力作用下,由静止开始运动.若木块与水平面间的动摩擦因数为0.2.(1)画出木块的受力示意图; (2)求木块运动的加速度;(3)求出木块4 s 内的位移.(g 取10 m/s 2) 解析:(1)木块的受力示意图如右图所示.(2)根据题意知:F -F f =ma ,F N =G ,F f =μF N ,a =3 m/s 2.(3)x =12at 2=12×3×42m =24 m.答案:(1)见解析图 (2)3 m/s 2(3)24 m。