高一物理牛顿第二定律及其实验探究

Xupeisen110高一物理基础知识1牛顿第二定律及其实验探究【知识点与理论、规律、方法回顾】1．定律的表述：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。2．表达式：F=ma（式中F为物体所受的合外力）3．对定律的理解：①矢量性：牛顿第二定律F=ma是矢量式，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同．②瞬时性：牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果--产生加速度．物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的．当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失．③同一性：牛顿第二定律公式中的三个物理量必须是针对同一物体而言的；物体受力运动时必然只有一种运动情形，其运动状态只能由物体所受的合力决定，而不能是其中的一个力或几个力．④独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果．那个方向的力就产生那个方向的加速度．⑤同时性：牛顿第二定律中F、a只有因果关系而没有先后之分，F发生变化时a同时变化，包括大小和方向．⑥局限性：牛顿第二定律只适用于惯性参考系；只适用于宏观物体的低速运动，而不适用微观粒子和高速运动．4．牛顿第二定律确立了力和运动的定量关系：联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。5．牛顿第二定律应用的一般思路①审题、明确题意，清楚物理过程；②选择研究对象，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的物体组；③运用隔离法对研究对象进行受力分析，画出受力的示意图；④建立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向；⑤根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；⑥解方程，对结果进行分析、检验或讨论．典例剖析与针对训练1．（单选）关于运动和力的关系，对于质量一定的物体，下列说法中正确的是()A．物体运动速度越大，它所受的合外力一定越大B．物体某时刻的速度为零，它此时所受的合外力一定为零C．物体所受合外力越大，它的速度变化一定越大D．物体所受合外力越大，它的速度变化一定越快.2．（多选）关于牛顿第二定律F∝ma和变形公式a∝Fm，下列说法中正确的是()A．物体的加速度与物体受到的任何一个力成正比，与物体的质量成反比B．物体的加速度与物体受到的合力成正比，与物体的质量成反比.C．物体的质量与物体受到的合力成正比，与物体的加速度成反比D．物体的质量与物体受到的合力及物体的加速度无关.3．（多选）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＝1.D．在任何情况下k都等于14．（多选）力F1单独作用于某物体时产生的加速度大小为3m/s2；力F2单独作用于该物体时产生的加速度大小为4m/s2，则两力同时作用于该物体时产生的加速度大小可能是()A．1m/s2.B．4m/s2.C．5m/s2.D．8m/s25．（单选）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．al=a2B．a1a22alC．a2=2a1D．a22al.6．（单选）同样的力作用在质量为m1的物体上时，产生的加速度是a1；作用在质量是m2的物体上时，产生的加速度是a2。那么，若把这个力作用在质量是（m1+m2）的物体上时，产生的加速度应是()A．21aaB．2121aaa2aC．2121aaaa.D．2aa22217．（单选）质量为m的物体从高处释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度为a＝g/3，则f的大小为（）Xupeisen110高一物理基础知识2A．13fmgB．23fmg.C．f＝mgD．43fmg8．（单选）建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为（g取l0m/s2)()A．510NB．490N.C．890ND．910N9．（多选）一物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示。在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是()A．当θ一定时，a越大，斜面对物体正压力越小B．当θ一定时，a越大，斜面对物体摩擦力越大.C．当a一定时，θ越大，斜面对物体的正压力越小.D．当a一定时，θ越大，斜面对物体的摩擦力越小10．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37°角，小球和车厢相对静止，球的质量为1kg。（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）求车厢运动的加速度，并说明车厢的运动情况．（2）求悬线对球的拉力．11．如图所示，斜面倾角为α=30°，斜面上边放一个光滑小球，用与斜面平行的绳把小球系住，使系统以共同的加速度向左作匀加速运动，当绳的拉力恰好为零时，加速度大小为____。若以共同加速度向右作匀加速运动，斜面支持力恰好为零时，加速度的大小为______。12．如图所示，物体A的质量为10kg，放在水平地面上，物体A与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，如果用与水平面成30°的力拉它，为了产生1m/s2的加速度，F需要多大？（g取10m/s2）13．（单选）如图所示，物体P置于水平面上，用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力G=10N的重物，物体P向右运动的加速度为a1；若细线下端不挂重物，而用F=10N的力竖直向下拉细线下端，这时物体P的加速度为a2，则()A．a1a2B．a1=a2C．a1a2.D．条件不足，无法判断14．（多选）如图所示，两上下底面平行的滑块重叠在一起，置于固定的、倾角为θ的斜面上，滑块A、B的质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B与A之间的动摩擦因数为μ2.已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下，滑块上B受到的摩擦力()A．等于零B．方向沿斜面向上.C．大小等于μ1mgcosθ.D．大小等于μ2mgcosθ15．在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，试求：（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力。16．（单选）静止在光滑水平面上的物体，在水平推力F作用下开始运动，推力随时间变化的规律如图所示，关于物体在0～t1时间内的运动情况，正确的描述是A．物体先做匀加速运动，后做匀减速运动B．物体的速度一直增大.C．物体的速度先增大后减小D．物体的加速度一直增大210m/sg21m/saXupeisen110高一物理基础知识317．（多选）受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其vt图线如图所示，则：()A．在0～t1秒内，外力F大小不断增大B．在t1时刻，外力F为零C．在t1～t2秒内，外力F大小可能不断减小.D．在t1～t2秒内，外力F大小可能先减小后增大.18．如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的变化情况如何？19．（单选）如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点．如果物体受到的阻力恒定，则()A．物体从A到O先加速后减速.B．物体从A到O做加速运动，从O到B做减速运动C．物体运动到O点时所受合力为零D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小20．如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为θ，求人受的支持力和摩擦力．21．（多选）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是()A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡.C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力.D．“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定.22．如图所示，在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有()A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2.B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x123．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置：（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度．（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线如图所示。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是________。②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大10．（1）7.5m/s2，方向向右，车厢向右做匀加速运动或向左做匀减速运动。（2）12.5N11．（g3,g33）；12．31N15．（1）440N，（2）275N20．FN=m(g–asinθ)、Ff=macosθ。22．（1）小车质量小车受到的合力（2）①质量一定时，加速度与合外力成正比，②C