02牛顿第二定律学案

2012届高三物理一轮学案第三章《牛顿运动定律》时间：2011-8-23学习小组_____姓名组内评价_____老师评价_________编制:陈世军审核：_______包科领导：_________-1-第三章《牛顿运动定律》第二讲《牛顿第二定律、两类动力学问题》【计划课时】3课时【学习目标】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.会用牛顿第二定律处理两类动力学问题3.知道什么是超重和失重4.知道产生超重和失重的条件，会分析、解决超重和失重问题5激情投入学习，掌握扎实的物理知识，时刻准备着。【教学重难点】牛顿第二定律应用的思路方法.【使用说明与方法指导】1、第一节课：让学生自学课本、和本学案上的知识点。完成学案上的例题。2、第二节课：完成学案练习3、第三节课：合作讨论学案上的问题，展示例题，在点评时老师补充牛顿定律应用的方法技巧。【自主学习】一、牛顿第二定律1.牛顿第二定律的内容，物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟方向相同。2.公式：3.理解要点：（1）F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用一般地说F＝kma，k是比例常数，它的数值与F、m、a各量的单位有关。在国际单位制中，即F、m、a分别用N、kg、m/s2作单位，k=1，才能写为F=ma.（2）牛顿第二定律具有“四性”①矢量性：物体加速度的方向与物体所受的方向始终相同。②瞬时性：牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度，物体的加速度和物体所受的合外力总是同生、同灭、同时变化，所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题。③独立性：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度的各个方向上的分量关系Fx=max也遵从牛顿第二定律，即：Fy=may④相对性：物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的。4.牛顿第二定律的适用范围（1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系。）（2）牛顿第二定律只适用于宏观物体（相对于分子、原子）、低速运动（远小于光速）的情况。二、两类动力学问题1.已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。2.已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：第一类第二类在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，其中有四个矢量v0、v1、a、s，一个标量t。在动力学公式中有三个物理量，其中有两个矢量F、a，一个标量m。运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁三、超重和失重1.超重：当物体具有的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。2.失重：物体具有的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。3.完全失重：物体以加速度a＝g向竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于的现象。4.思考：①超重是不是物体重力增加？失重是不是物体重力减小？②在完全失重的系统中，哪些测量仪器不能使用？【课内探究】例1、一质量m＝0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v－t图象(g取10m/s2)．求：(1)滑块冲上斜面过程中加速度的大小；(2)滑块与斜面间的动摩擦因数；(3)判断滑块最后能否返回斜面底端．若能返回，求出滑块返回斜面底端时的动能；若不能返回，求出滑块所停位置．物体的受力情况物体的加速度a物体的运动情况-2-例2.风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。（如图）（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动。这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin37°＝0.6，cos37°=0.8）例3、起跳摸高是学生常进行的一项活动，竖直起跳的时间和平均蹬地的力的大小能够反映学生在起跳摸高中的素质.为了测定竖直起跳的时间和平均蹬地力的大小，老师在地面上安装了一个压力传感器，通过它可以在计算机上绘出平均压力与时间的关系图象.小亮同学身高1.72m，站立时举手达到2.14m，他弯曲两腿，做好起跳的准备，再用力蹬地竖直跳起，测得他对传感器的压力F与时间t的关系图象如图所示.已知图中网格间距相等，不计空气阻力，取g=10m/s2.求小亮同学起跳摸高的最大高度约为多少？例4、如图，所示为车站使用的水平传送带的模型，传送带长L＝8m，以速度v＝4m/s沿顺时针方向匀速转动，现有一个质量为m＝10kg的旅行包以速度v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ＝0.6，则旅行包从传送带的A端到B端所需要的时间是多少？(g＝10m/s2,且可将旅行包视为质点)例5.如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据。（重力加速度g＝10m/s2）求：（1）斜面的倾角；（2）物体与水平面之间的动摩擦因数；（3）t＝0.6s时的瞬时速度v。例6.某人在以a＝2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起m1＝80kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，则此高速电梯的加速度多大？（g取10m/s2）37°t（s）0.00.20.41.21.4v（m/s）0.01.02.01.10.7ABC2012届高三物理一轮学案第三章《牛顿运动定律》时间：2011-8-23学习小组_____姓名组内评价_____老师评价_________编制:陈世军审核：_______包科领导：_________-3-123456789【针对训练】1、为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如右图所示．那么下列说法中正确的是()A．顾客始终受到三个力的作用B．顾客始终处于超重状态C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下2、如图所示，在水平传送带上放一个质量为10kg的工件．当传送带与工件一起以加速度a=1.5m/s2向右加速运动时，工件与传送带之间动摩擦因数μ为0.2，则传送带受到的静摩擦力()A．大小为20N，方向向右子B．大小为20N，方向向左C．大小为15N，方向向右D．大小为15N，方向向左3、如图所示，两个质量相同的物体1和2，紧靠在一起放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用，而且F1＞F2，则1施于2的作用力的大小为（）A．F1B．F2C．（F1+F2）/2D．（F1-F2）/24、如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点.每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处无初速释放，用t1、t2、t3依次表示滑环到达d所用的时间，则()A.t1t2t3B.t1t2t3C.t3t1t2D.t1=t2=t35、如图所示，在光滑水平桌面上有甲、乙两个用一细线相连的物体，在水平力F1和F2的作用下运动，已知F1F2，则以下说法错误的是()A.若撤去F1，则甲的加速度一定变大B.若撤去F1，则细线上的拉力一定变小C.若撤去F2，则乙的加速度一定变大D.若撤去F2，则细线上的拉力一定变小6、某消防队员从一高台上跳下，下落2m后双脚着地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为()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、下列说法正确的是（）A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态8、升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（）A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度减速上升C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降9、实验小组利用DIS系统(数字化信息实验系统)，观察超重和失重现象．他们在学校电梯内做实验，在电梯天花板上固定一个拉力传感器，测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上出现如右图所示图线，根据图线分析可知下列说法正确的是()A．从时刻t1到t2，钩码处于超重状态，从时刻t3到t4，钩码处于失重状态B．t1到t2时间内，电梯一定在向下运动，t3到t4时间内，电梯可能正在向上运动C．t1到t4时间内，电梯可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下D．t1到t4时间内，电梯可能先加速向上，接着匀速向上，再减速向上10、如图，足够长的斜面倾角=30°.一个物体以v0=12m/s的初速度，从斜面上A点处沿斜面向上运动，加速度大小为a=8.0m/s2(g取10m/s2)．求：(1)物体沿斜面上滑的最大距离x；(2)物体从A点出发需经多少时间才能回到A处？11、如图所示，质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角=37°，物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.4.力F作用2秒钟后撤去，求物体在斜面上向上滑行的总位移s.(sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)12F1F2-4-【拓展训练】12.质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动（如图甲所示），所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪撬运动的v-t图像如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为（4，15），CD是曲线的渐近线。试求空气的阻力系数k和雪撬与斜坡间的动摩擦因数μ13.传送带与水平面夹角37°，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图所示，今在传送带上端A处无初速地放上一个质量为m=0.5kg的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，g取10m/s2,则物体从A运动到B的时间为多少？14.某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时，发动机提供的动力方向与水平方向夹角α＝60°，使飞行器恰恰与水平方向成θ＝30°角的直线斜向右上方匀加速飞行，经时间t后，将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小，使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行，飞行器所受空气阻力不计，求：(1)t时刻飞行器的速率；(2)整个过程中飞行器离地的最大高度．15.一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点)，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ.初始时，传送带与煤块都是静止的．现让传送带以恒定的加速度a0开始运