第三节 牛顿第二定律Word文档格式.docx
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在国际单位制中,力的单位“______”(符号:
______)
“牛顿”是如何定义的__________________________________
1N=__________,当公式中各量都取______单位时,即F、m、a的单位分别为 , , 时k=1
3.牛顿第二定律内容、公式及使用要点
1)内容:
___________________________________________________________________________________________________________
2)公式:
___________________
3)牛顿第二定律反映了加速度与力的关系
A、因果关系:
公式F=ma表明,只要物体所受合力不为零,物体就产生加速度,即力是产生加速度的。
B、矢量关系:
加速度与合力的方向。
C、瞬时对应关系:
表达式F=ma是对运动过程的每一瞬间都成立,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。
D、独立对应关系:
当物体受到几个力的作用时,各力将独立产生与其对应的加速度。
但物体实际表现出来的加速度是物体各力产生的加速度的结果。
E、同体关系:
加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的,所以解题时一定把研究对象确定好,把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。
F、
是定义式、度量式;
是决定式。
两个加速度公式,一个是纯粹从运动学(现象)角度来研究运动;
一个从本质内因进行研究。
G、相对性:
用
求得的加速度a是相对地面而言的(或惯性参考系)。
二.预习自测
1、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:
(CD)
A、由F=ma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=F/a知,物体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=F/m知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比;
D、由m=F/a知,物体质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得。
2、在牛顿第二定律公式F=kma中,有关比例常数k的说法正确的是:
A、在任何情况下都等于1
B、k值是由质量、加速度和力的大小决定的
C、k值是由质量、加速度和力的单位决定的
D、在国际单位制中,k的数值一定等于1
3、关于运动和力,正确的说法是(B)
A、物体速度为零时,合外力一定为零B、物体作曲线运动,合外力一定是变力
C、物体作直线运动,合外力一定是恒力D、物体作匀速运动,合外力一定为零
4、静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力的作用,当力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是(B)
A.物体同时获得速度和加速度
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都仍为零
5、光滑水面上,一物体质量为1kg,初速度为0,从0时刻开始受到一水平向右的接力F,F随时间变化图如下,并作出速度-时间图象。
三.我的困惑
【探究案】
探究1:
由牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因,而物体运动状态改变的难易程度又由物体的惯性决定.运动状态改变的快慢用加速度来描述,物体惯性的大小用质量来量度.那么这些知识及你的生活经验,你猜想物体的加速度会与哪些因素有关?
应具有什么样的关系?
探究2:
为了研究加速度跟力和质量的关系,应该采用怎样的实验研究方法?
探究3:
试分析说明物体做匀速直线运动、匀变速直线运动、变加速直线运动的受力特点?
加速度由什么力决定?
针对训练1一个质量为m=2kg的物体,受到F1=6N、F2=5N、F3=4N三个力的作用处于静止状态,若将F1撤除,物体的加速度大小为3m/s2,方向与F1方向相同。
探究4:
试根据牛顿第二定律说明:
不同质量的物体自由下落的加速度相同.
探究5:
有人认为:
“牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例,即合力为零的情况,所以牛顿第一定律的意义不大.”这个说法是否正确?
牛顿第一定律说明维持物体的速度不需要力,改变物体的速度才需要力.牛顿第一定律定义了力,而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的,如果我们不知道物体在不受外力情况下处于怎样的运动状态,要研究物体在力的作用下将怎样运动,显然是不可能的,所以牛顿第一定律是研究力学的出发点,是不能用牛顿第二定律代替的,也不是牛顿第二定律的特例.
【当堂检测】
1.关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是[D]
A.物体运动的速率不变,其运动状态就不变
B.物体运动的加速度不变,其运动状态就不变
C.物体运动状态的改变包括两种情况:
一是由静止到运动,二是由运动到静止
D.物体的运动速度不变,我们就说它的运动状态不变
2.关于运动和力,正确的说法是[B]
A.物体速度为零时,合外力一定为零
B.物体作曲线运动,合外力一定是变力
C.物体作直线运动,合外力一定是恒力
D.物体作匀速运动,合外力一定为零
3.在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作[D]
A.匀减速运动
B.匀加速运动
C.速度逐渐减小的变加速运动
D.速度逐渐增大的变加速运动
4.在牛顿第二定律公式F=km·
a中,比例常数k的数值:
[CD]
A.在任何情况下都等于1
B.k值是由质量、加速度和力的大小决定的
C.k值是由质量、加速度和力的单位决定的
D.在国际单位制中,k的数值一定等于1
5.由牛顿第二定律的变形公式
可知物体的质量
A.跟合外力成正比B.跟物体加速度成反比
C.跟物体所受合外力与加速度无关D.可通过测量它的合外力和加速度求得
6.一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又马上使其恢复到原值(方向不变),则 [C]
A.物体始终向西运动
B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小
D.物体的速度先增大后减小
7.关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是D
A.物体运动的速率不变,其运动状态就不变
B.物体运动的加速度不变,其运动状态就不变
C.物体运动状态的改变包括两种情况:
D.物体的运动速度不变,我们就说它的运动状态不变
8、在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值CD
A、在任何情况下都等于1
B、k值的数值是由质量、加速度和力的大小所决定的
C、k值的数值是由质量、加速度和力的单位所决定的
9、下列说法正确的是D
A、质量较大的物体的加速度一定小
B、受到外力较小的物体加速度一定小
C、物体所受合外力的方向一定与物体的运动方向相同
D、物体所受合外力的方向一定与物体的加速度的方向相同
10、由实验结论可知,当质量不变时物体的加速度与所受外力成正比,则可知无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为D
A、这一结论不适用于静止的物体
B、桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到
C、推力小于摩擦力,加速度是负值
D、推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以原来静止仍静止
11、关于“牛顿”这个力的单位,下列说法正确的是( CD )
A.使2kg的物体产生2m/s2的加速度的力,叫做1N
B.使质量为0.5kg的物体产生1.5m/s2的加速度的力,叫做1N
C.使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1N
D.使质量为2kg的物体产生0.5m/s2的加速度的力,叫做1N
12、如图所示,车厢底板光滑的小车上用两个量程为20N完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量为1kg的物块,当小车在水平地面上做匀速运动时,两弹簧秤的示数均为10N,当小车做匀加速运动时弹簧秤甲的示数变为8N,这时小车运动的加速度大小是( B )
A、2m/s2B、4m/s2C、6m/s2D、8m/s2
13、用力F1单独作用于某一物体上可产生加速度为3m/s2,力F2单独作用于这一物体可产生加速度为1m/s2,若F1、F2同时作用于该物体,可能产生的加速度为( BCD )
A、1m/s2B、2m/s2C、3m/s2D、4m/s2
14、一个物体受到两个互相垂直的外力的作用,已知F1=6N,F2=8N,物体在这两个力的作用下获得的加速度为2.5m/s2,那么这个物体的质量为_4__kg。
16、如图所示,物体的质量10kg停放在水平面上,它与水平面间μ=0.15,现用水平向右的外力F=20N拉物体,那么物体受地面的摩擦力方向是_水平向左_,大小是_15N_,物体的加速度为__0.5_m/s2。
(g取10m/s2)
17.一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°
角的水平拉力作用,则物体的加速度多大?
若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?
18、一辆汽车质量为4t在水平路面上匀速行驶,从某个时刻关闭发动机,经20s滑行40m而停止,求汽车所受到的阻力多大?
若这辆汽车受牵引力为1000N时,能产生多大的加速度?
(设汽车所受的阻力不变)
800N
0.05m/s2
【我的收获】
【难点精讲】
1.牛顿第二定律的实验方法——控制变量法
物体的加速度a不仅跟它所受到的外力F有关,还取决于它自身的质量m.为了定量的研究a、F、m三者之间的关系,课本中采用先保持一个量(如m)不变,研究其它两个量(a与F)之间的关系;
然后再保持另一个量(如F)不变,研究其它两个量(a与m)之间的关系;
最后把两个结果综合起来得出a、F、m三个量之间的关系.这种方法称为“控制变量法”,是研究多因素物体的一个基本方法.
⑴加速度和力的关系
对质量相同的物体来说,物体的加速度跟作用在物体上的力成正比.用数学公式表示就是:
或者
⑵加速度和质量的关系
在相同的力作用下,物体的加速度跟物体的质量成反比.用数学公式表示就是:
2.牛顿第二定律
⑴内容:
物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同.
⑵公式:
由a∝F,a∝
,故得到a∝
,写成等式就成为F=kma
只有定义了1N=1kg·
m/s2即1N的力可以使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度,各量都采用国际单位制的单位时,牛顿第二定律才有表达式
F=ma
注意:
牛顿第二定律的表达式F=ma,等式左边是物体受到的合外力,右边反映了质量是m的物体在这个力作用下的效果是产生加速度a,它突出了力是物体运动状态改变的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的加速度跟合外力成正比,跟物体的质量成反比,这就是牛顿第二定律的意义.要掌握和准确地适用牛顿第二定律,还必须弄清加速度与力的瞬时作用关系和方向关系,即牛顿第二定律的瞬时性和矢量性.
①瞬时性
F=ma是对运动过程中的每一瞬间成立的,某一时刻的加速度的大小总跟那一时刻的合外力大小成正比,即有力作用就有加速度产生.外力停止作用,加速度随即消失,在持续不断的恒定外力作用下物体具有持续不断的恒定加速度.外力随着时间而改变,加速度就随着时间而改变.
②矢量性
作用力F和加速度a都是矢量,所以牛顿第二定律表达式F=ma是一个矢量表达式,它反映了加速度的方向跟合外力的方向相同,而速度的方向与合外力的方向无必然联系.
3.用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤
⑴明确研究对象.
⑵进行受力分析和运动状态分析,画出示意图.
⑶求出合力F合.
⑷由F合=ma列式求解.
用牛顿第二定律解题,就要对物体进行正确的受力分析,求合力.物体的加速度既和物体的受力相联系,又和物体的运动情况相联系,加速度是联系力和运动的纽带.故用牛顿第二定律解题,离不开对物体的受力情况和运动情况的分析.