2020版高中物理 第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教版必修1

第3节牛顿第二定律1细梳理、基础巩固要点一牛顿第二定律1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成1______，跟它的质量成2______，加速度的方向跟3______________相同．2．表达式(1)比例式：4____________，式中k是比例系数，F是物体所受的5________．(2)国际单位制中：6__________.正比反比作用力的方向F＝kma合外力F＝ma3．对牛顿第二定律的理解(1)瞬时性：a与F同时产生，同时7______，同时8______，为瞬时对应关系．(2)矢量性：F＝ma是矢量表达式，任一时刻a的方向均与9__________的方向一致，当合外力方向变化时a的方向同时变化，即a与F的方向在任何时刻均10______．变化消失合外力F相同(3)同体性：公式F＝ma中各物理量都是针对11__________的．(4)独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足F＝ma，每个力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量和即为物体具有的12__________．故牛顿第二定律可表示为Fx＝max，Fy＝may.同一物体合加速度4．合外力、加速度、速度的关系(1)力与加速度为因果关系．力是因，加速度是果，只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度．加速度与合外力方向总相同、大小与合外力成正比．(2)力与速度无因果关系．合外力与速度方向可以同向，可以反向；合外力与速度方向13______时，物体做加速运动，14______时物体做减速运动．同向反向5．两个加速度公式的区别(1)a＝ΔvΔt是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a与v、Δv、Δt均无关．(2)a＝Fm是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定．1．(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是()A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B．由m＝Fa可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由a＝Fm可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比D．由m＝Fa可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出解析：选CD牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可以求第三个量；物体的质量由物体本身决定，与受力无关；物体所受的合力，是由物体和与它相互作用的物体共同产生的，与物体的质量和加速度无关；由a＝Fm可知，物体的加速度与所受合外力成正比，与其质量成反比．综上分析知，选项A、B错误，C、D正确．2．对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间()A．物体立即获得加速度B．物体立即获得速度C．物体同时获得速度和加速度D．由于物体来不及运动，所以物体的速度和加速度都为零解析：选A根据牛顿第二定律F＝ma知，加速度与合外力是瞬时对应的关系，合外力变化，加速度同时随着变化．当力刚开始作用的瞬间，立即获得了加速度；根据v＝at可知，物体获得速度需要一定的时间，故A正确，B、C、D错误．3．(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是()A．原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B．加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C．在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D．合力变小，物体的速度一定变小解析：选ABC由牛顿第二定律可知选项A、B正确；初速度为0的匀加速直线运动中，v、a、F三者的方向相同，选项C正确；合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系，选项D错误．4.如图所示，质量均为m的A、B两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态．如果将悬挂A球的细线剪断，此时关于A、B两球的瞬时加速度大小，正确的是()A．aA为2g，aB为0B．aA和aB均为gC．aA为0，aB为2gD．aA和aB均为g2解析：选A悬线剪断前，以B为研究对象可知，弹簧的弹力大小F＝mg，以A、B整体为研究对象可知悬线的拉力大小为2mg；剪断悬线瞬间，弹簧的弹力不变，F＝mg，根据牛顿第二定律，对A：mg＋F＝maA，又F＝mg，得aA＝2g，对B：F－mg＝maB，F＝mg，得aB＝0，故选A．要点二力的单位及牛顿第二定律的简单应用1．在国际单位制中，力的单位是15______，符号是16___.2．1N的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，称为1N，即1N＝1kg·m/s2.牛顿N3．比例系数的意义(1)在F＝kma中，k的选取有一定的任意性．(2)在国际单位制中k＝1，牛顿第二定律的表达式为17__________，式中F、m、a的单位分别为18______、19______、20______________．F＝ma牛顿千克米每二次方秒4．应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象．(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程．(3)求出合力或加速度．(4)根据牛顿第二定律列方程求解．5．两种根据受力情况求加速度的方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向．加速度的方向就是物体所受合力的方向．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法分别求物体在x轴、y轴上的合力Fx、Fy，再应用牛顿第二定律分别求加速度ax、ay.5．(多选)一个质量为2kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5N和7N的共点力作用，则物体的加速度可能是()A．1m/s2B．4m/s2C．7m/s2D．10m/s2解析：选AB两个水平方向的大小为5N和7N的共点力作用，合力的范围为2N≤F≤12N，再由牛顿第二定律知加速度的范围为：1m/s2≤a≤6m/s2，A、B对．6.如图所示，一倾角为α的光滑斜面向右做匀加速运动，物体A相对于斜面静止，则斜面运动的加速度为()A．gsinαB．gcosαC．gtanαD．gtanα解析：选C物体随斜面体一起沿水平方向运动，则加速度一定在水平方向，物体受到重力和垂直斜面向上的支持力，两者合力方向一定水平向右，如图所示，由牛顿第二定律得mgtanα＝ma，则a＝gtanα，选项C正确，A、B、D错误．7．如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动．若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为()A．FMB．FcosαMC．Fcosα－μMgMD．Fcosα－μMg－FsinαM解析：选D取M为研究对象，其受力情况如图所示．在竖直方向合力为零，即Fsinα＋FN＝Mg在水平方向由牛顿第二定律得Fcosα－μFN＝Ma.由以上两式可得a＝Fcosα－μMg－FsinαM，D项正确．8．质量为m的木块，以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，如图所示．(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向；(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向．解析：(1)以木块为研究对象，因木块受到三个力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐标系时，以加速度的方向为x轴的正方向．木块上滑时其受力分析如图甲所示，根据题意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直斜面方向正交分解．根据牛顿第二定律有mgsinθ＋Ff＝ma，N－mgcosθ＝0又Ff＝μN，联立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块的加速度方向沿斜面向下．根据牛顿第二定律有mgsinθ－Ff′＝ma′，N′－mgcosθ＝0又Ff′＝μN′，联立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．答案：(1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下(2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下