02牛頓第二定律學(xué)案答案

1、物體的受物體的加亍速度a力情況在勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式中有五個(gè)物體的運(yùn)情況（2）牛頓第二定律只適用于宏觀物體（相對(duì)于分子、原子）、低速運(yùn)動(dòng)（遠(yuǎn)小于光速）的情況。二、兩類動(dòng)力學(xué)問題1. 已知物體的受力情況求物體的運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)物體的受力情況求出物體受到的合外力，然后應(yīng)用牛頓第二定律F=ma求出物體的加速度，再根據(jù)初始條件由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的運(yùn)動(dòng)情況-物體的速度、位移或運(yùn)動(dòng)時(shí)間。2. 已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，然后再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而求出某些未知力。求解以上兩類動(dòng)力學(xué)問題的思路，可用如下所示的框圖來表示：第一類

2、第二類物理量，其中有四個(gè)矢量V。、V】、3、s.一個(gè)標(biāo)量t。在動(dòng)力學(xué)公式中有三個(gè)物理量，其中有兩個(gè)矢量F、a, 一個(gè)標(biāo)量m。運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)中公共的物理量是加速度a。在處理力 和運(yùn)動(dòng)的兩類基本問題時(shí)，不論由力確定運(yùn)動(dòng)還是由運(yùn)動(dòng)確定力，關(guān)鍵在于加速度a, a是聯(lián)結(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律的橋梁三、超重和失重1. 超重：當(dāng)物體具有的加速度時(shí)（包括向上加速或向下減速兩種情況），物體對(duì)支持寺物的壓力或?qū)覓煳锏睦?自身重力的現(xiàn)象。2?失重：物體具有 的加速度時(shí)（包括向下加速或向上減速兩種情況），物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦?自身重力的現(xiàn)象。3?完全失重：物體以加速度 a=g向豎直加速或向上減速時(shí)

3、（自由落體運(yùn)動(dòng)、處于繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船里或豎直上拋時(shí)），物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔?的現(xiàn)象。4?思考：超重是不是物體重力增加？失重是不是物體重力減??？ 在完全失重的系統(tǒng)中，哪些測量儀器不能使用？【課內(nèi)探究】出的某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系若例1、一質(zhì)量m=0.5 kg的滑塊以一定的初速度沖上一傾角為30°足夠長的斜面，統(tǒng)測出了滑塊沖上斜面過程中多個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度，如圖所示為通過計(jì)算機(jī)繪制滑塊上滑過程的vt圖象（g取10 m/s2）.求：（1 ）滑塊沖上斜面過程中加速度的大??；（2）滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（3） 判斷滑塊最后能否返回斜面底端.若能返回，求出滑塊返回斜面

4、底端時(shí)的動(dòng)能 不能返回，求出滑塊所停位置 .第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第二講牛頓第二定律、兩類動(dòng)力學(xué)問題【計(jì)劃課時(shí)】3課時(shí)【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3?知道什么是超重和失重4?知道產(chǎn)生超重和失重的條件，會(huì)分析、解決超重和失重問題5激情投入學(xué)習(xí)，掌握扎實(shí)的物理知識(shí)，時(shí)刻準(zhǔn)備著?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】牛頓第二定律應(yīng)用的思路方法 .【使用說明與方法指導(dǎo)】1、第一節(jié)課：讓學(xué)生自學(xué)課本、和本學(xué)案上的知識(shí)點(diǎn)。完成學(xué)案上的例題。2、第二節(jié)課：完成學(xué)案練習(xí)3、第三節(jié)課：合作討論學(xué)案上的問題，展示例題，在點(diǎn)評(píng)時(shí)老師補(bǔ)充牛頓定律應(yīng)用的方法技巧

5、?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】、牛頓第二定律1?牛頓第二定律的內(nèi)容，物體的加速度跟 成止比，跟 成反比，加速度的方向跟方向相同。2. 公式：3. 理解要點(diǎn)：（1） F=nia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/M作單位，k=l,才能寫為F=ma.（2）牛頓第二定律具有“四性” 矢量性：物體加速度的方向與物體所受 的方向始終相同。 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時(shí)刻或某一位置時(shí)的力和加速度的關(guān)系問

6、題。 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。.牛頓第二定律的適用范圍（1 ）牛頓第二定律只適用于慣性參考系（相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。）/TNr=4m/s,由牛頓第二定律，有：設(shè)此時(shí)旅行包通過的位移為si,由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得v=at=3. Om/s離幵地面后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升的高度為:H=v72g=0. 45m摸高約為：H=hf +hO=2. 59m例4、如圖，所示為車站使用的水平傳送帶的模型，傳送帶

7、長Z=8m,以速度 r=4m/s沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有 -個(gè)質(zhì)量為加=10kg的旅行包以 速度=10m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶.已知旅行包與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0. 6,則旅行包從傳送帶的/端到$端所需要的時(shí)間是多少？（尸 lOm/s;且可將旅行包視為 質(zhì)點(diǎn)）由受力圖可知，旅行包水平滑上傳送帶后將做初速度為（4）= 10m/s的勻減速運(yùn)動(dòng)；由于傳送帶以速度y=4m/s勻速運(yùn)動(dòng)，所以只要旅行包不滑離傳送帶，總有旅行包和傳送帶的速度達(dá)到相等時(shí)刻，此時(shí)，旅行包便與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng).設(shè)旅行包在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為以即經(jīng)過幻時(shí)間，旅行包的速度達(dá)到Pmg=ma & = 尸

8、 6m/s211 = (Vo v)/a= 1 sS1=(V o2-v2)/2 "g=7m由sl = 7mVZ可知在勻減速運(yùn)動(dòng)階段旅行包沒有滑離傳送帶，此后旅行包與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)做勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為位貝It2= （L-Si） /v=0. 25s故旅行包在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t= A+t2=1.25s例5.如圖所示，物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開始下滑，經(jīng)過B點(diǎn)后進(jìn)入水平面（設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速度 大小不變），最后停在C點(diǎn)。每隔0.2秒鐘通過速度傳感器測量物體的瞬時(shí)速度，下表給出了部分測量數(shù)據(jù)。（重力加速度AiOm/s 2）求（1 ）斜面的傾角a；（2）物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；

9、t (s)0.00.20.41.21.4v (m/s)0.01.02.01.10.7（3）廣=0.6s時(shí)的瞬時(shí)速度解析：（1）由前三列數(shù)據(jù)可知物體在斜面上勻加速下滑時(shí)的加速度為改 =詈 =5m/s2, mg sin a=mai ，=籌=2m/s2, pmg=ma 2,可得：a=30°,（2）由后二列數(shù)據(jù)可知物體在水平面上勻減速滑行時(shí)的加速度大小為巧解析：滑塊的加速度大小a = |A|<2=12 m/s2.(2) 滑塊在沖上斜面過程中，由牛頓第二定律得wigsin 0 + jumgcos 6 = ma7(3) 滑塊速度減小到零時(shí)，重力沿斜面方向的分力小于最大靜摩擦力，不能再下滑x

10、 = x= 1.5 m滑塊停在斜面上，距底端1.5 m處.例2.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)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= u mg, F=0.

11、 5mg,所以 u =0. 5如圖所示，設(shè)桿對(duì)小球的支持力為Fn,摩擦力為Ff,小球受力產(chǎn)生加速度,9 -Ff=ma垂直桿方向有 Fz+Fsin 9 -mgeos 9 =0又 Ff = u Fno3可解得a=-g4由 s= at2: M t=徑匚2Vg例3、起跳摸高是學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)，豎直起跳的時(shí)間和平均蹬地的力的大小能夠反映學(xué)生在起跳摸高中的素質(zhì).為了測定豎直起跳的時(shí)間和平均蹬地力的大小，老師在地面上安裝了一個(gè)壓力傳感器，通過它可以在計(jì)算機(jī)上繪出平均壓力與時(shí)間的關(guān)系圖象？小亮同學(xué)身高1.72m,站立時(shí)舉手達(dá)到2. 14m,他彎曲兩腿，做好起跳的準(zhǔn)備，再用力蹬地豎直跳起，測得他對(duì)傳感器的壓

12、力尸與時(shí)間方的關(guān)系圖象如圖所示.已知圖中網(wǎng)格間距相等，不計(jì)空氣阻力，取歹 Qm/sl求小亮同學(xué)起跳摸高的最大高度約為多少？從圖可知小亮質(zhì)量為60kg;他蹬地作用力為1050N,加速離開地面時(shí)間為 0.4s;設(shè)他蹬地過程中的平均加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=maa= (F-mg) /m=(l 050-6000/60m/s 2=7. 5m/s2.小亮離開地面時(shí)獲得的速度約為:A. 若撤去Fi，則甲的加速度一定變大B. 若撤去Fi，則細(xì)線上的拉力一定變小C. 若撤去F2,則乙的加速度一定變大D. 若撤去F2，則細(xì)線上的拉力一定變小6、某消防隊(duì)員從一高臺(tái)上跳下，下落2m后雙腳著地，接著他

13、用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了 0.5m,在著地過程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為（ B）A. 自身所受重力的2倍B. 自身所受重力的5倍C.自身所受重力的8倍D.自身所受重力的10倍7、下列說法正確的是（B）A. 體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B. 蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)C. 舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D. 游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)8、 升降機(jī)里，一個(gè)小球系于彈簧下端，升降機(jī)靜止時(shí)，彈簧伸長4cm,升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長2cm,則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況可能是（BD）A.以lm/s?的加速度加速下降B.以

14、4.9m/s2的加速度減速上升C.以lm/s?的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降9、實(shí)驗(yàn)小組利用 DIS系統(tǒng)（數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)），觀察超重和失重現(xiàn)象.他們在學(xué)校電梯內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯天花板上固定一個(gè)拉力傳感器，測量掛鉤向下，并在鉤上懸掛一個(gè)重為10 N的鉤碼，在電梯運(yùn)動(dòng)過程中計(jì)算機(jī)顯示屏上出現(xiàn)如右圖所示圖線，根據(jù)圖線分析可知下列說法正確的是（C）A.從時(shí)刻b到t2,鉤碼處于超重狀態(tài)，從時(shí)刻 t3到S鉤碼處于失重狀態(tài)B. tl到t2時(shí)間內(nèi)，電梯一定在向下運(yùn)動(dòng)，七3到t4時(shí)間內(nèi)，電梯可能正在向上運(yùn)動(dòng)C. b到t4時(shí)間內(nèi)，電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下D. tl到t4

15、時(shí)間內(nèi)，電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上10、如圖，足夠長的斜面傾角&=30。. 一個(gè)物體以K） =12m/s的初速度，從斜面上/點(diǎn)處沿斜面向上運(yùn)動(dòng)速度大小為Om/s2 g取10m/s2）.求:（1）物體沿斜面上滑的最大距離孟（2） 物體從A點(diǎn)出發(fā)需經(jīng)多少時(shí)間才能回到A處？加 解：（1）物體上升的最大位移x =愛=9m（2）沿斜面上升時(shí)間/= Vo/a=1.5s沿斜面 向上時(shí) mg sin 0 + /umg cos 0 = ma 貝U沿斜 面向下時(shí) mg sin 0 - jumg cos & = ma'聯(lián)立 二式，得 a' = 2m I s 2 根據(jù)

16、 * 卻 a't'2 t' = 3s 所以總時(shí)間/總氏+ t' = *5s11、如圖所示，質(zhì)量為10kg的物體在F200N的水平推力作用下，從粗糙斜面的底端由靜止開始沿斜面運(yùn)可得：|i=0.2,（3）由2+5t=l.l+2 （0.8-t），解得t=O.ls,即物體在斜面上下滑的時(shí)間為0.5s,則t=0.6s時(shí)物體在水平面上，其速度為v=V.2+a2t=2.3 m/s例6.某人在以a=2.5m/s2的加速下降的電梯中最多可舉起 mi = 80kg的物體，則此人在地面上最多可舉起 多少千克 的物體？若此人在一勻加速上升的電梯中，最多能舉起ni2=40kg的物體，則此

17、高速電梯的加速度多大？（ g取lOm/s?）解：人的最大支持力應(yīng)不變，由題意有：m,g F=m,a所以 F=mig mia=80X ION 80X2.5N=600N 又因?yàn)椋篏=mg所以m=G/g=F/g =kg = 60kg故人在地面上可舉起60kg的物體。.、擊亠丹 >F -mAg 600-40x10. 2，2在勻力口速電梯上：F m2g=m2aa= = mls= 5m/s40【針對(duì)訓(xùn)練】1、為了節(jié)省能量，某商場安裝了智能化的電動(dòng)扶梯.無人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn).一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過程，如右圖所示.那么下列說法中止確的是（C）

18、A.顧客始終受到三個(gè)力的作用B.顧客始終處于超重狀態(tài)C. 顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D. 顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向下2、如圖所示，在水平傳送帶上放一個(gè)質(zhì)量為10kg的工件.當(dāng)傳送帶與工件一起以加速度a=1.5m/s2向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件與傳送帶之間動(dòng)摩擦因數(shù)卩為0.2,則傳送帶受到的靜摩擦力（D）A.大小為20N,方向向右子 B.大小為20N,方向向左C.大小為15N,方向向右D.大小為15N,方向向左3、如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的物體1和2,緊靠在一起放在光滑的水平面上，如果它們分別受到水平推力F和F2的作用，而且Fi >F2,則1施于2的作用力的

19、大小為（C）R. F日L.亠1| t4、如圖所示，ad、bd> cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)，d點(diǎn)為最低點(diǎn).每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)（圖中未畫出），三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處無初速釋放，用口、t2、t3依次表示滑環(huán)到達(dá) d所用的時(shí)間，貝9 （ D）A.ti<t 2<t3C.t3>ti>t2 D.ti=t 2=t35、如圖所示，在光滑水平桌面上有甲、乙兩個(gè)用一細(xì)線相連的物體，在水平力Fi 和F2的作用下運(yùn)動(dòng)，已知 F1VF2,則以下說法錯(cuò)誤的是（C）a = ffi gsing-A mgcosg = 2ot/?$2

20、 =，即(16 5)m 10/+ X 2A2 ,= 13 (A2 = 10s)舍去所用總時(shí)間t=ti+t 2=2s.a=60 °使飛行14.某科研單位設(shè)計(jì)了一空間飛行器，飛行器從地面起飛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力方向與水平方向夾角器恰恰與水平方向成片 30。角的直線斜向右上方勻加速飛行，經(jīng)時(shí)間t后，將動(dòng)力的方向沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60。同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)其大小，使飛行器依然可以沿原方向勻減速飛行，飛行器所受空氣阻力不計(jì)，求:(l)t時(shí)刻飛行器的速率;整個(gè)過程中飛行器離地的最大高度.解析：起飛時(shí)，飛行器受推力和重力作用，兩力的合力與水平方向成設(shè)推力為F、合力為F合，如圖所示.在厶OFF合中，由幾何關(guān)系得F

21、合= g由牛頓第二定律得飛行器的加速度為F合女口 5 = &則t時(shí)刻的速率v = at = gt.推力方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60。，合力的方向與水平方向成30。斜向下，推力合垂直，如圖所示.30。斜向上,F'跟合力F'此時(shí)合力大小 F'合 =mgsin 30 °飛行器的加速度大小為="和F 3 ° =馬tn 2到最高點(diǎn)的時(shí)間為廠=2t飛行的總位移為x=U2 UQg + Aa 2t' 251 1飛行器離地的最大高度為 hm=x- sin 30。=筆左.15?水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?

22、初始時(shí)，傳送帶與煤塊都是靜止的.現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度他開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度達(dá)到巾后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng) 的長度.【解析】根據(jù)慢送帶上有黑色痕跡可知，煤塊與 傳送 帶之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，煤塊的加速度小于 傳送帶的 加速度祿據(jù)牛頓第二定律，可得 a= g 設(shè)經(jīng)歷時(shí)間f傳送帶由靜止開始加速到速度等于必煤塊則由 靜止加速到y(tǒng)有.求此黑色痕跡此后，煤塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度相同，相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)，不再產(chǎn)生新的痕跡.設(shè)在煤塊的速度從鰭加到的翼個(gè)過程中，傳送帶和煤塊移動(dòng)的距離分別為鄰，$有s°=-a ot2+Vot

23、9;( a)vo = a(/v = a/ 由于&我。煤塊畛受到滑動(dòng)摩擦力的作用.再經(jīng)過時(shí)間煤塊的速度由增加到，vV0=v + at'傳送帶上留下的黑色痕跡的長度l = s 0-sQ)體在斜面上向上滑行的總位移s. （ sin37 ° =0. 6, cos37 =0. 8,A=10 m/s2）【解析】物體受力分析如右圖所示， 設(shè)力卩速時(shí)的加速度大小為他末速度為減速撤去后，物體減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為，勺則a?=“gcosO + gsinO由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有町=*忙/=2砂2由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知£ =時(shí)$2代入數(shù)據(jù)得5 = 4.87m.時(shí)的加速度大小為&2將和昭F分解后, 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得