2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第三節(jié)牛頓第二定律學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第3節(jié)牛頓其次定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能精確表述牛頓其次定律2.能從瞬時(shí)性、矢量性等多方面深化理解牛頓其次定律。3.能運(yùn)用牛頓其次定律分析和處理簡(jiǎn)潔的問(wèn)題。重點(diǎn)難點(diǎn)1.理解牛頓其次定律（重點(diǎn)）2.用牛頓其次定律求解瞬時(shí)加速度（難點(diǎn)）3.應(yīng)用牛頓其次定律解決實(shí)際問(wèn)題（難點(diǎn)）自主探究一.牛頓其次定律1.內(nèi)容物體加速度的大小跟它受到的①成正比，跟它的②成反比，加速度的方向跟③的方向相同。2表達(dá)式F=④，F(xiàn)為物體所受的⑤，k是比例系數(shù).力的單位1.力的國(guó)際單位⑥，簡(jiǎn)稱(chēng)牛，符號(hào)⑦。2.1N的定義使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生⑧的加速度的力的大小叫作1N，即1N=⑨。3.比例系數(shù)的意義（1）在F=kma中，k的選取有肯定的隨意性，k的數(shù)值取決于⑩的單位選取。（2）在國(guó)際單位制中k=1，牛頓其次定律的表達(dá)式為?，式中F、m、a的單位分別為?、?、?。答案：①作用力②質(zhì)量③作用力④kma⑤合力⑥牛頓⑦N⑧1m/s2⑨1kg·m/s2⑩F、m、a?F=ma?牛頓?千克?米每二次方秒探究思索一、對(duì)牛頓其次定律的理解1．對(duì)牛頓其次定律的理解(1)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a為物體的實(shí)際加速度；若F是某一個(gè)力，加速度a為該力產(chǎn)生的加速度．(2)a＝eq\f(F,m)是加速度的確定式，它揭示了物體產(chǎn)生加速度的緣由及影響物體加速度的因素．(3)F、m、a三個(gè)物理量的單位都為國(guó)際單位制時(shí)，才有公式F＝kma中k＝1，即F＝ma.2．牛頓其次定律的三特性質(zhì)性質(zhì)理解矢量性F＝ma是一個(gè)矢量式．物體的加速度方向由它受的合力方向確定，且總與合力的方向相同瞬時(shí)性加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)改變、同時(shí)消逝獨(dú)立性作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和3．力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系二、理解牛頓其次定律的三個(gè)誤區(qū)(1)認(rèn)為先有力，后有加速度：物體的加速度和合外力是同時(shí)產(chǎn)生的，不分先后，但有因果性，力是產(chǎn)生加速度的緣由，沒(méi)有力就沒(méi)有加速度．(2)認(rèn)為質(zhì)量與力成正比，與加速度成反比：不能依據(jù)m＝eq\f(F,a)得出m∝F、m∝eq\f(1,a)的結(jié)論，物體的質(zhì)量m是由自身確定的，與物體所受的合外力和運(yùn)動(dòng)的加速度無(wú)關(guān)．(3)認(rèn)為作用力與m和a都成正比：不能由F＝ma得出F∝m、F∝a的結(jié)論，物體所受合外力的大小是由物體的受力狀況確定的，與物體的質(zhì)量和加速度無(wú)關(guān)．【典例一】如圖所示,質(zhì)量為10kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上面,質(zhì)量為2.5kg的物體B用細(xì)線懸掛起來(lái),緊挨在一起但之間無(wú)壓力。某時(shí)刻將細(xì)線剪斷,則細(xì)線剪斷瞬間,B對(duì)A的壓力大小為(取)()A.0 B.20N C.25N D.125N解析：由于剪斷細(xì)線前,間無(wú)壓力,依據(jù)平衡條件可知,彈簧的彈力為;剪斷細(xì)線的瞬間,對(duì)整體分析,依據(jù)牛頓其次定律可得整體的加速度;對(duì)B分析,依據(jù)牛頓其次定律可得,解得,則B對(duì)A的壓力為20N,故B正確。答案：B

【典例二】如圖所示，光滑水平面上有一小車(chē)，小車(chē)上固定一水平橫桿，橫桿左端固定的輕質(zhì)斜桿與豎直方向的夾角為α，斜桿下端連接一質(zhì)量為的小球A,橫桿右端用一根細(xì)線懸掛另一質(zhì)量為的小球B。當(dāng)小車(chē)沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向間的夾角保持不變。設(shè)斜桿、細(xì)線對(duì)小球的作用力分別為、，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A.、大小肯定相等B.的方向肯定沿著斜桿C.小車(chē)加速度大小為D.的大小為解析：細(xì)線中的彈力方向肯定沿著細(xì)線，而桿中彈力的方向可以沿隨意方向，小球A和小球B均受重力和彈力作用，因細(xì)線與豎直方向之間有夾角，因此小球B運(yùn)動(dòng)時(shí)必有水平向右的加速度，加速度大小等于小車(chē)的加速度大小，依據(jù)牛頓其次定律可知,即，故C錯(cuò)誤;對(duì)小球A分析，其受到的合力為,由此可知，斜桿對(duì)小球A的作用力與豎直方向間的夾角也為β,所以的大小為，B錯(cuò)誤，D正確;依據(jù)豎直方向小球所受合力為零可知,,，但由于兩小球的質(zhì)量關(guān)系未知，因此、大小關(guān)系不確定，故A錯(cuò)誤。答案：D學(xué)問(wèn)梳理隨堂訓(xùn)練1．由牛頓其次定律可知，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)力推桌子沒(méi)有推動(dòng)時(shí)是因?yàn)?)A．牛頓其次定律不適用于靜止的物體B．桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易覺(jué)察到C．推力小于摩擦力，加速度是負(fù)值D．推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零，物體的加速度為零，所以物體仍靜止2．假設(shè)灑水車(chē)的牽引力不變且所受阻力與車(chē)重成正比，未灑水時(shí)，做勻速行駛，灑水時(shí)它的運(yùn)動(dòng)將是()A．做變加速運(yùn)動(dòng)B．做初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．做勻減速運(yùn)動(dòng)D．接著保持勻速直線運(yùn)動(dòng)3．A、B兩球用細(xì)線懸掛于天花板上且靜止不動(dòng)，兩球質(zhì)量之比mA∶mB＝5∶3，兩球間連接一個(gè)輕彈簧(如圖所示)，假如突然剪斷細(xì)線，則在剪斷細(xì)線瞬間，A球、B球的加速度分別為(已知重力加速度為g)()A．g，g B．1.6g,0C．0.6g,0 D．0，eq\f(8,3)g4．有閱歷的司機(jī)能通過(guò)限制油門(mén)使汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某品牌轎車(chē)連同司機(jī)在內(nèi)總質(zhì)量為m＝1500kg，當(dāng)轎車(chē)受到大小為F1＝500N的牽引力時(shí)恰好在水平路面上勻速行駛．現(xiàn)司機(jī)通過(guò)限制油門(mén)使轎車(chē)受到F2＝2000N的牽引力，從v0＝5m/s起先加速．假設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力保持不變，試求：(1)轎車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的阻力大??；(2)轎車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??；(3)轎車(chē)起先加速后3s內(nèi)通過(guò)的位移大?。?/p>

答案D[牛頓其次定律中的力應(yīng)理解為物體所受的合力．用一個(gè)力推桌子沒(méi)有推動(dòng)，是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零，物體的加速度為零，所以物體仍靜止，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤．]A[a＝＝eq\f(F－kmg,m)＝eq\f(F,m)－kg，灑水時(shí)質(zhì)量m減小，則a變大，所以灑水車(chē)做加速度變大的加速運(yùn)動(dòng)，故A正確．]B[由于在剪斷細(xì)線的瞬間，A、B仍在原來(lái)的位置，所以輕彈簧的形變量還未發(fā)生改變，即輕彈簧中的彈力大小、方向均未發(fā)生改變．由系統(tǒng)原來(lái)靜止可知，輕彈簧彈力大小為mBg，所以剪斷細(xì)線瞬間B球的合外力仍為零，加速度也為零，而A球所受的合外力大小為eq\f(8,3)mBg，所以A球加速度為1.6g，故B正確．][解析](1)轎車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡