第三章學(xué)案12牛頓第二定律及應(yīng)用(一)牛頓第二定律的理解及動力學(xué)兩類基本問題

1、學(xué)案12 牛頓第二定律及應(yīng)用(一) 牛頓第二定律的理解及動力學(xué)兩類基本問題一、概念規(guī)律題組1下列對牛頓第二定律的表達(dá)式Fma及其變形公式的理解，正確的是()A.由Fma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比B.由m可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運動的速度成反比C.由a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D.由m可知，物體的質(zhì)量可以通過測量經(jīng)的加速度和它所受的合力而求出2下列說法正確的是()A物體所受合力為零時，物體的加速度可以不為零B物體所受合力越大，速度越大C速度方向、加速度方向、合力方向總是相同的D速度方向可與加速度方向成任何夾角，但加速

2、度方向總是與合力方向相同圖13如圖1所示，質(zhì)量為20 kg的物體，沿水平面向右運動，它與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1，同時還受到大小為10 N的水平向右的力的作用，則該物體(g取10 m/s2)()A受到的摩擦力大小為20 N，方向向左B受到的摩擦力大小為20 N，方向向右C運動的加速度大小為1.5 m/s2，方向向左D運動的加速度大小為0.5 m/s2，方向向右4關(guān)于國秒單位制，下列說法正確的是()Akg，m/s，N是導(dǎo)出單位Bkg，m，h是基本單位C在國際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是gD只有在國際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是Fma二、思想方法題組圖25(2011淮南模擬)

3、如圖2所示，兩個質(zhì)量相同的物體1和2緊靠在一起，放在光滑水平面上，如果它們分別受到水平推力F1和F2的作用，而且F1F2，則1施于2的作用力大小為()AF1BF2C.(F1F2) D.(F1F2)圖36如圖3所示，在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之下，以加速度a做勻速直線運動，某時刻空然撤去拉力F，此瞬時A和B的加速度a1和a2，則()Aa1a20Ba1a，a20Ca1a，a2aDa1a，a2a一、對牛頓第二定律的理解矢量性公式Fma是矢量式，任一時刻，F(xiàn)與a總同向瞬時性a與F對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速度時，F(xiàn)為該時刻物體所受的合外力因果性F是產(chǎn)生加速度a的原因，加速度a

4、是F作用的結(jié)果同一性有三層意思：(1)加速度a是相對同一個慣性系的(一般指地面)；(2)Fma中，F(xiàn)、m、a對應(yīng)同一個物體或同一個系統(tǒng)；(3)Fma中，各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足Fma(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各個方向上的分量也滿足Fma即Fxmax，F(xiàn)ymay【例1】 (2010上海11)將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出，設(shè)物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，則物體()A剛拋出時的速度最大B在最高點的加速度為零C上升時間大于下落時間D上升時的加速度等于下落時的加速度規(guī)范思維【例2】 (200

5、9寧夏理綜20)如圖4所示，一足夠長的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間有摩擦現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運動情況為()圖4A物塊先向左運動，再向右運動B物塊向左運動，速度逐漸增大，直到做勻速運動C木板向右運動，速度逐漸變小，直到做勻速運動D木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零規(guī)范思維針對訓(xùn)練1 (2009上海綜合7)圖5如圖5所示為蹦極運動的示意圖彈性繩的一端固定在O點，另一端和運動員相連運動員從O點自由下落，至B點彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的C點到達(dá)最低點D，然后彈起整個過程中忽略空氣阻力

6、分析這一過程，下列表述正確的是()經(jīng)過B點時，運動員的速率最大經(jīng)過C點時，運動員的速率最大從C點到D點，運動員的加速度增大從C點到D點，運動員的加速度不變A B C D二、動力學(xué)兩類基本問題1分析流程圖2應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體(2)分析物體的受力情況和運動情況畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(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，必要時還要對結(jié)果進(jìn)行討論特別提醒(1)物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀

7、態(tài)共同決定的(2)無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)系力和運動的“橋梁”(3)如果只受兩個力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般用正交分解法求其合力如果物體做直線運動，一般把力分解到沿運動方向和垂直于運動方向；當(dāng)求加速度時，要沿著加速度的方向處理力即一般情況不分解加速度；特殊情況下當(dāng)求某一個力時，可沿該力的方向分解加速度【例3】 如圖6圖6所示，一質(zhì)量為m的物塊放在水平地面上現(xiàn)在對物塊施加一個大小為F的水平恒力，使物塊從靜止開始向右移動距離x后立即撤去F，物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，求：(1)撤去F時，物塊的速度大??；(2)撤去F后，物塊還能滑行多遠(yuǎn)規(guī)范思維【例4】 (2010

8、安徽理綜22)圖7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運動，一段時間后撤去F，其運動的vt圖象如圖7所示g取10 m/s2，求：(1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；(2)水平推力F的大?。?3)010 s內(nèi)物體運動位移的大小規(guī)范思維針對訓(xùn)練2 (2009江蘇13)航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m2 kg，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F28 N試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10 m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t18 s時到達(dá)高度H64 m，求飛行器所受阻力f的大小(2)第二次試飛，飛行器飛行t26 s時遙控器出現(xiàn)故障，飛行

9、器立即失去升力求飛行器能達(dá)到的最大高度h.(3)為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3.【基礎(chǔ)演練】1(2011海南華僑中學(xué)月考)在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下來的痕跡在某次交通事故中，汽車的剎車線的長度是14 m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10 m/s2，則汽車開始剎車時的速度為()A7 m/s B10 m/s C14 m/s D20 m/s2(2011吉林長春調(diào)研)豎直向上飛行的子彈，達(dá)到最高點后又返回原處，假設(shè)整個運動過程中，子彈受到的阻力與速度的大小成正比，則

10、子彈在整個運動過程中，加速度大小的變化是()A始終變大 B始終變小C先變大后變小 D先變小后變大3如圖8甲所示，在粗糙水平面上，物體A在水平向右的外力F的作用下做直線運動，其速度時間圖象如圖乙所示，下列判斷正確的是()圖8A在01 s內(nèi)，外力F不斷增大B在13 s內(nèi)，外力F的大小恒定C在34 s內(nèi)，外力F不斷增大D在34 s內(nèi)，外力F的大小恒定圖94(2009廣東理基4)建筑工人用圖9所示的定滑輪裝置運送建筑材料，質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10

11、 m/s2)()A510 N B490 NC890 N D910 N圖105如圖10所示，足夠長的傳送帶與水平面間夾角為，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)tan .則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的是()圖116(2011福建福州質(zhì)檢)商場搬運工要把一箱蘋果沿傾角為的光滑斜面推上水平臺，如圖11所示他由斜面底端以初速度v0開始將箱推出(箱與手分離)，這箱蘋果剛好能滑上平臺箱子的正中間是一個質(zhì)量為m的蘋果，在上滑過程中其他蘋果對它的作用力大小是()Amg Bmgsin Cmgcos D0題號123456答案7.在某一旅游

12、景區(qū)，建有一山坡滑草運動項目該山坡可看成傾角30的斜面，一名游客連同滑草裝置總質(zhì)量m80 kg，他從靜止開始勻加速下滑，在時間t5 s內(nèi)沿斜面滑下的位移x50 m(不計空氣阻力，取g10 m/s2)問：(1)游客連同滑草裝置在下滑過程中受到的摩擦力Ff為多大？(2)滑草裝置與草皮之間的動摩擦因數(shù)為多大？(3)設(shè)游客滑下50 m后進(jìn)入水平草坪，試求游客在水平面上滑動的最大距離【能力提升】圖128如圖12所示，有一長度x1 m、質(zhì)量M10 kg的平板小車靜止在光滑的水平面上，在小車一端放置一質(zhì)量m4 kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)0.25，要使物塊在2 s內(nèi)運動到小車的另一端，求作用在物塊

13、上的水平力F是多少？(g取10 m/s2)圖139質(zhì)量為10 kg的物體在F200 N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動，斜面固定不動，與水平地面的夾角37，如圖13所示力F作用2 s后撤去，物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25 s后，速度減為零求：物體與斜面間的動摩擦因數(shù)和物體的總位移x.(已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)10.(2010.天星調(diào)研)圖14如圖14所示，長為L的薄木板放在長為L的正方形水平桌面上，木板的兩端與桌面的兩端對齊，一小木塊放在木板的中點，木塊、木板質(zhì)量均為m，木塊與木板之間、木板與桌面之間的動摩擦因數(shù)都為.現(xiàn)突然施加水平外

14、力F在薄木板上將薄木板抽出，最后小木塊恰好停在桌面邊上，沒從桌面上掉下假設(shè)薄木板在被抽出的過程中始終保持水平，且在豎直方向上的壓力全部作用在水平桌面上求水平外力F的大小學(xué)案12牛頓第二定律及應(yīng)用(一)牛頓第二定律的理解及動力學(xué)兩類基本問題【課前雙基回扣】1CD牛頓第二定律的表達(dá)式Fma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個量，可求第三個量，但物體的質(zhì)量是由物體本身決定的，與受力無關(guān)；作用在物體上的合力，是由和它相互作用的物體作用產(chǎn)生的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)故排除A、B，選C、D.2D由牛頓第二定律Fma知，F(xiàn)合為零，加速度為零，由慣性定律知速度不一定為零；對某一物體，F(xiàn)合越大，a越大，由

15、a知，a大只能說明速度變化率大，速度不一定大，故A、B項錯誤；F合、a、v三者方向一定相同，而速度方向與這三者方向不一定相同，故C項錯誤，D項正確3AD4BD所謂導(dǎo)出單位，是利用物理公式和基本單位推導(dǎo)出來的，力學(xué)中的基本單位只有三個，即kg、m、s，其他單位都是由這三個基本單位衍生(推導(dǎo))出來的，如“牛頓”(N)是導(dǎo)出單位，即1 N1 kgm/s2(Fma)，所以題中A項錯誤，B項正確在國際單位制中，質(zhì)量的單位只能是kg，C錯誤在牛頓第二定律的表達(dá)式中，F(xiàn)ma(k1)只有在所有物理量都采用國際單位制時才能成立，D項正確5C將物體1、2看做一個整體，其所受合力為：F合F1F2，設(shè)質(zhì)量均為m，由第

16、二定律得F1F22ma，所以a以物體2為研究對象，受力情況如右圖所示.由牛頓第二定律得F12F2ma，所以F12F2ma.6D兩物體在光滑的水平面上一起以加速度a向右勻速運動時，彈簧的彈力F彈m1a，在力F撤去的瞬間，彈簧的彈力來不及改變，大小仍為m1a，因此對A來講，加速度此時仍為a；對B物體，取向右為正方向，m1am2a2，a2a，所以只有D項正確思維提升1牛頓第二定律是一個實驗定律，其公式也就不能像數(shù)學(xué)公式那樣隨意變換成不同的表達(dá)式2a是a的定義式，a是a的決定式，a雖可由a進(jìn)行計算，但a決定于合外力F與質(zhì)量m.3在牛頓運動定律的應(yīng)用中，整體法與隔離法的結(jié)合使用是常用的一種方法4對于彈簧

17、彈力和細(xì)繩彈力要區(qū)別開5在牛頓運動定律的應(yīng)用中，整體法與隔離法的結(jié)合使用是常用的一種方法，其常用的一種思路是：利用整體法求出物體的加速度，再利用隔離法求出物體間的相互作用力【核心考點突破】例1 A最高點速度為零，物體受重力，合力不可能為零，加速度不為零，故B項錯上升時做勻減速運動，ha1t，下落時做勻加速運動，ha2t，又因為a1，a2，所以t1t2，故C、D錯誤根據(jù)能量守恒，開始時只有動能，因此開始時動能最大，速度最大，故A項正確規(guī)范思維物體的加速度與合外力存在瞬時對應(yīng)關(guān)系；加速度由合外力決定，合外力變化，加速度就變化例2 BC由題意可知，當(dāng)撤去外力，物塊與木板都有向右的速度，但物塊速度小于

18、木板的速度，因此，木板給物塊的動摩擦力向右，使物塊向右加速，反過來，物塊給木板的動摩擦力向左，使木板向右減速運動，直到它們速度相等，沒有了動摩擦力，二者以共同速度做勻速運動，綜上所述，選項B、C正確規(guī)范思維正確建立兩物體的運動情景，明確物體的受力情況，進(jìn)而確定加速度的大小方向，再進(jìn)行運動狀態(tài)分析例3 (1) (2)(1)x解析(1)設(shè)撤去F時物塊的速度大小為v，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度a又由運動學(xué)公式v22ax，解得v (2)撤去F后物塊只受摩擦力，做勻減速運動至停止，根據(jù)牛頓第二定律，物塊的加速度ag由運動學(xué)公式v2v22ax，且v0解得x(1)x規(guī)范思維本題是已知物體的受力情況，求解

19、運動情況，受力分析是求解的關(guān)鍵如果物體的加速度或受力情況發(fā)生變化，則要分段處理，受力情況改變時的瞬時速度即是前后過程的聯(lián)系量多過程問題畫出草圖有助于解題例4 (1)0.2(2)6 N(3)46 m解析(1)設(shè)物體做勻減速直線運動的時間為t2、初速度為v20、末速度為v2t、加速度為a2，則a22 m/s2設(shè)物體所受的摩擦力為Ff，根據(jù)牛頓第二定律，有Ffma2Ffmg聯(lián)立得0.2(2)設(shè)物體做勻加速直線運動的時間為t1、初速度為v10、末速度為v1t、加速度為a1，則a11 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，有FFfma1 聯(lián)立得Fmgma16 N(3)解法一由勻變速直線運動位移公式，得xx1x2v1

20、0t1a1tv20t2a2t46 m解法二根據(jù)vt圖象圍成的面積，得x(t1v20t2)46 m規(guī)范思維本題是牛頓第二定律和運動圖象的綜合應(yīng)用本題是已知運動情況(由vt圖象告知運動信息)求受力情況在求解兩類動力學(xué)問題時，加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁，受力分析和運動過程分析是兩大關(guān)鍵，一般需列兩類方程(牛頓第二定律，運動學(xué)公式)聯(lián)立求解針對訓(xùn)練1B2.(1)4 N(2)42 m(3) s(或2.1 s)【課時效果檢測】1C2.B3.BC4.B5Dm剛放上時，mgsin mgcos ma1.當(dāng)m與帶同速后，因帶足夠長，且tan ，故m要繼續(xù)勻加速此時，mgsin mgcos ma2，a2a1，故D正確6C以箱子和里面所有蘋果作為整體來研究，受力分析得，Mgsin Ma，則agsin ，方向沿斜面向下；再以質(zhì)量為m的蘋果為研究對象，受力分析得，合外力Fmamgsin ，與蘋果重力沿斜面的分力相同，由此可知，其他蘋果給它的力的合力應(yīng)與重力垂直于斜面的分力相等，即mgcos ，故C正確7(1)80 N(2)(3)100 m816 N解析由下圖中的受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有FFfma物FfMa車其中FfFfmg由分析圖結(jié)合運動學(xué)公式有x1a車t2x2a物t2x2x1x由解得a車1 m/s