1、第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律学习目标1.理解牛顿第二定律,知道牛顿第二定律表达式的确切含义.2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题.自主探究1.内容:物体的加速度的大小跟它受到的作用力成、跟它的质量成,加速度的方向跟作用力的方向.2.表达式:.3.1N=1m/s2,意义是.合作探究一、牛顿第二定律问题:(1)比较汽车启动、飞机起飞、火箭发射的速度变化快慢(加速度)由哪些因素决定?(2)1N是如何规定的?k等于多少?(3)各符号表示什么意思?各物理量的单位是什么?1.牛顿第二定律揭示了力与运动的关系,即,其中k为.2.在国际单位制
2、中,力的单位,叫做.此时,k=,表达式为.二、牛顿第二定律的理解问题:(1)向右的水平力F产生的加速度方向向哪?(2)从牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它.这跟牛顿第二定律有没有矛盾?应该怎样解释这个现象?(3)力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度可能是多大?是非判断:判断以下说法是否正确(1)加速度与力方向相同.(2)先有力再有加速度.(3)只有物体受到力的作用,才会产生加速度.(4)恒定的合力产生恒定的加速度,变化的合力产生变化的
3、加速度.(5)力一旦停止作用,加速度也会为零,物体将静止.(6)当合外力减小时,加速度也随之减小,物体将做减速运动.1.矢量性:F=ma是一个矢量方程,公式不但表示了关系,还表示了关系.2.瞬时性:a与F产生、变化、消失.3.独立性:当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就像其他力不存在一样,这个性质叫力的独立作用原理.物体受到的每个力都会产生加速度,而最终表现出来的加速度是所有加速度的.4.同体性:F=ma中,F、m、a各量必须对应物体.三、牛顿第二定律的应用【例1】某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽
4、车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?【例2】一个物体,质量是2kg,受到互成120角的两个力F1和F2的作用.这两个力的大小都是10N,这两个力产生的加速度是多大?1.用牛顿第二定律解题的受力分析方法:(1).(2).(3).2.用牛顿第二定律解题的一般步骤:(1).(2).(3).(4).课堂检测1.下列对于牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解中,正确的是()A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=可知,物体的加速度与其所受的
5、合外力成正比,与其质量成反比D.由m=可知,物体的质量可以通过测量它所受的合外力和它的加速度而求得2.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是()A.物体立即获得加速度和速度B.物体立即获得加速度,但速度仍为零C.物体立即获得速度,但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零3.物体在与其初速度始终共线的合外力F的作用下运动.取v0方向为正,合外力F随时间t的变化情况如图所示,则在0t1这段时间内()A.物体的加速度先减小后增大,速度也是先减小后增大B.物体的加速度先增大后减小,速度也是先增大后减小C.物体的加速度先减小后增大,速度一直在增大D.物体的
6、加速度先减小后增大,速度一直在减小4.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.a1=a2B.a1a22a15.一物体做直线运动的vt图象如图所示,则下列图中能正确反映物体所受合力F随时间变化情况的是()6.如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N的完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg的物块.在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10N.当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8N.这时小车运动的加速度大小是()A.2m/s2B.4m/s2C.
7、6m/s2D.8m/s27.A、B两球的质量均为m,两球之间用轻弹簧相连,放在光滑的水平地面上,A球左侧靠墙.用力F向左推B球将弹簧压缩,如图所示.然后突然将力F撤去,在撤去力F的瞬间,A、B两球的加速度分别为()A.0,0B.C.0,D.8.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=1D.在任何情况下k都等于19.在水平地面上有一质量为2kg的物体,物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动,10s后拉力大小减为,该物体的速度随时间t的变化规律如图所示.g取10m/s2,求
8、:(1)物体受到的拉力F的大小;(2)物体与地面之间的动摩擦因数.10.如图所示,水平恒力F=20N,把质量m=0.6kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度h=6m.木块从静止开始向下做匀加速运动,经过2s到达地面.(g取10m/s2)求:(1)木块下滑的加速度a的大小;(2)画出木块的受力示意图;(3)木块与墙壁之间的滑动摩擦因数.参考答案自主探究1.正比反比相同2.F=kma3.使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力的大小为1N合作探究一、牛顿第二定律1.定量F=kma比例系数2. kgm/s2牛顿1F=ma二、牛顿第二定律的理解1.大小方向2.同时3.矢量和4.同一个三、牛顿第
9、二定律的应用1.合成法分解法正交分解法2.选取研究对象分析所选对象在某状态或某过程中的受力情况、运动情况明确研究对象受到的合力和具有的加速度的表达式根据牛顿第二定律列出方程F=ma,解方程得到答案课堂检测1.CD解析:a、m、F三个物理量的决定关系是:力F和质量m决定了加速度a,而加速度a不能决定力的大小或质量的大小.若知道物体的受力大小和加速度大小,由m=可求得物体的质量.2.B解析:由牛顿第二定律的同时性可知,力作用的瞬时即可获得加速度,但速度仍为零.3.C解析:由a=知,物体的加速度先减小后增大,因加速度与速度方向始终相同,因此物体的速度一直在增大.4.D解析:a1=,a2=2a1+,可
10、知a22a1.5.B解析:在02s内,物体做匀加速直线运动,24s内物体做匀减速直线运动,46s内物体做反方向的匀加速直线运动,且26s内物体的加速度相同,68s内物体做反方向的匀减速直线运动,综上可知B正确.6.B解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧测力计甲的示数由10N变为8N时,其形变量减少,则弹簧测力计乙的形变量必增大,且甲、乙两弹簧测力计形变量变化的大小相等,所以弹簧测力计乙的示数应为12N.物体在水平方向所受到的合外力为F=F乙-F甲=4N.根据牛顿第二定律得,物块的加速度大小为a=m/s2=4m/s2.7.C解析:弹簧处于压缩状态时,B球受到力F和弹簧的弹力F1的作用而静止
11、,有F=F1,A球受到弹簧的弹力F1和墙壁的弹力F2的作用而静止,且F1=F2.撤去力F的瞬间,A球仍受到弹簧的弹力F1和墙壁的弹力F2的作用,加速度a1=0;B球只受到弹力F1的作用,加速度a2=.8.BC解析:物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位.在F=kma中,只有“m”的单位取kg,“a”的单位取m/s2,“F”的单位取N时,才有k=1,故排除选项A、D,选项B、C正确.9.解析:010s间物体加速度大小a1=0.8m/s21014s间物体加速度大小a2=2m/s2根据牛顿第二定律有F-mg=ma1mg-=ma2,可得=0.48,F=11.2N.答案:(1)11.2N(2)0.4810.解析:(1)由h=at2得a=3m/s2.(2)如图所示.(3)由牛顿第二定律a=得=0.21.答案:(1)3m/s2(2)见解析(3)0.21
