高一物理滬科版必修1 第5章 5.2《牛頓第二定律》課件

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歡迎進入物理課堂 理解教材新知 第5章 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓練 知識點一 知識點二 把握熱點考向 考向一 考向二 應(yīng)用創(chuàng)新演練 5 3 考向三 知識點三 1 牛頓第二定律的表達式為F ma 其中F為物體受到的合外力 加速度的方向跟合外力的方向相同 2 物體的加速度與物體所受的合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系 3 長度 質(zhì)量 時間三個物理量的單位為力學中的基本單位 4 導出單位和基本單位組成單位制 自學教材 1 內(nèi)容物體的加速度跟受到的成正比 跟物體的成反比 2 表達式F kma 式中k為比例系數(shù) 在國際單位制中k 則表達式為F 式中F為物體受到的 作用力 質(zhì)量 1 ma 合力 3 力的單位使質(zhì)量為的物體產(chǎn)生加速度的力 規(guī)定為1N 即F ma 1kg 1N 1m s2 1m s2 1kg 重點詮釋 1 對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系 指明了加速度大小和方向的決定因素 對牛頓第二定律 還應(yīng)從以下幾個方面深刻理解 1 因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因 只要物體所受的合力不為0 無論合力多么小 物體就產(chǎn)生加速度 2 矢量性 F ma是一個矢量式 加速度與合力都是矢量 合外力的方向決定了加速度的方向 合外力方向改變 加速度方向也改變 加速度方向與合外力方向始終一致 3 瞬時性 牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系 即力的瞬時變化將導致加速度的瞬時變化 加速度的變化不需要時間的積累 加速度和力同時存在 同時變化 同時消失 1 在光滑的水平面上做勻加速直線運動的物體 當它所受合力逐漸減小而方向不變時 則物體的 A 加速度越來越大 速度越來越大B 加速度越來越小 速度越來越小C 加速度越來越大 速度越來越小D 加速度越來越小 速度越來越大 解析 由于物體原來做勻加速直線運動 說明物體所受合力的方向和運動方向相同 當合力逐漸減小時 由牛頓第二定律知 物體的加速度在逐漸減小 但加速度方向并未改變 物體仍在做加速運動 只是單位時間內(nèi)速度的增加量在減小 即速度的變化率小了 綜上所述 正確答案為D 答案 D 自學教材 1 單位制 1 基本單位 根據(jù)物理量運算的需要而選定的少數(shù)的幾個物理量單位 2 導出單位 由和確立的其他有關(guān)物理量的單位 物理公式 基本單位 2 國際單位制中的基本單位 米 千克 公斤 秒 安培 m kg s A 3 力學基本單位在力學范圍內(nèi) 國際單位制中的基本量為 相應(yīng)的基本單位為 長度 質(zhì)量 時間 米 千克 秒 重點詮釋 1 對單位制的理解 2 單位制在物理計算中的應(yīng)用 1 簡化表達式書寫 在利用物理公式進行計算時 為了在代入數(shù)據(jù)時不使表達式過于繁雜 我們把各個物理量的單位統(tǒng)一換算到同一單位制中 這樣計算時就不必一一寫出各量的單位 只在所求結(jié)果后寫上對應(yīng)的單位即可 2 檢驗計算結(jié)果 各量的單位統(tǒng)一成國際單位制單位 只要正確地應(yīng)用公式 計算結(jié)果必定是用國際單位制單位來表示的 只有所求物理量的計算結(jié)果的單位和該物理量在力學國際單位制中的單位完全一致時 該運算過程才可能是正確的 若所求物理量的單位不對 則結(jié)果一定錯 3 推導單位 物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時 同時也確定了各物理量的單位關(guān)系 所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系 推導出物理量的單位 2 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實驗中 取計數(shù)時間間隔為0 1s 測得相鄰相等時間間隔的位移差的平均值 s 1 2cm 若還測出小車的質(zhì)量為500g 則關(guān)于加速度 合外力大小及單位 既正確又符合一般運算要求的是 解析 在應(yīng)用公式進行數(shù)量運算的同時 也要把單位帶進運算 帶單位運算時 單位換算要準確 可以把題中已知量的單位都用國際單位表示 計算結(jié)果的單位就是用國際單位表示的 這樣在統(tǒng)一已知量的單位后 就不必一一寫出各個量的單位 只在數(shù)字后面寫出正確單位即可 選項A中 s 1 2cm沒變成國際單位 C項中的小車質(zhì)量m 500g沒變成國際單位 所以均錯誤 B D正確 答案 BD 1 當作用在物體上的幾個力不在同一直線上時 通常選取兩個互相正交的方向 分別列出牛頓第二定律的分量形式 即 2 物體在幾個恒力作用下運動 幾個恒力的合力也是一個恒力 物體在合力方向上有加速度 在與合力垂直的另一個方向上處于 沒有加速度 Fx合 max Fy合 may 平衡狀態(tài) 自覺教材 重點詮釋 應(yīng)用牛頓第二定律解題的方法一般有兩種 矢量合成法和正交分解法 1 矢量合成法若物體只受兩個力作用時 應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個力的合力 再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向 加速度的方向就是物體所受合力的方向 反之 若知道加速度的方向也可應(yīng)用平行四邊形定則求物體所受的合力 3 如圖5 3 1所示 質(zhì)量m 2kg的物體放在光滑的水平面上 受到相互垂直的兩個水平力F1 F2的作用 且F1 3N F2 4N 試求物體的加速度大小 圖5 3 1 答案 2 5m s2 例1 如圖5 3 2所示 一輕質(zhì)彈簧一端系在墻上的O點 自由伸長到B點 今用一小物體m把彈簧壓縮到A點 然后釋放 小物體能運動到C點靜止 物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)恒定 試判斷下列說法正確的是 圖5 3 2 A 物體從A到B速度越來越大 從B到C速度越來越小B 物體從A到B速度越來越小 從B到C加速度不變C 物體從A到B先加速后減速 從B到C一直減速運動D 物體在B點受合外力為零 思路點撥 速度增大還是減小 看速度和加速度的方向關(guān)系 加速度的大小變化看合力大小的變化 解析 物體在A點時受兩個力作用 向右的彈力kx和向左的摩擦力f 合力F合 kx f 物體從A B過程 彈力由大于f減至零 所以開始一段合力向右 中途有一點合力為零 之后合力向左 而v一直向右 故先做加速度越來越小的加速運動 在A B間某點加速度為零 速度達到最大 接著做加速度越來越大的減速運動 物體從B C過程 F合 f為恒力 向左 所以繼續(xù)做加速度不變的勻減速運動 故選項C正確 答案 C 借題發(fā)揮 力和運動關(guān)系問題的處理思路 1 物體的運動取決于物體的初速度和物體的受力 2 分析思路 分析物體受力 物體的加速度 判斷物體速度的變化 1 如圖5 3 3所示 自由下落的小球開始接觸豎直放置的彈簧到彈簧被壓縮到最短的過程中 小球的速度和所受合力的變化情況是 A 合力變小 速度變小B 合力變小 速度變大C 合力先變小后變大 速度先變大后變小D 合力先變小后變大 速度先變小后變大 圖5 3 3 解析 小球接觸彈簧時 有向下的速度 在以后的過程中 彈簧逐漸被壓縮 設(shè)壓縮量為x 則 當kxG時 F合 kx G 隨x的增大F合逐漸變大且方向向上 v逐漸變小直到為零 彈簧被壓縮到最短 故C對 A B D都錯 答案 C 圖5 3 4 思路點撥 小球沿桿上滑 加速度方向沿桿向上 故可對小球受力分析后 沿桿方向和垂直于桿方向建立直角坐標系 用正交分解法解答本題 解析 由題意知 小球的受力情況如圖所示 建立直角坐標系 由牛頓第二定律可得x軸方向有 Fsin30 mgsin30 f ma y軸方向有 Fcos30 mgcos30 N 0 又f N 聯(lián)立 并代入數(shù)據(jù)得a 2 5m s2 答案 2 5m s2 借題發(fā)揮 應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟 1 確定研究對象 2 對研究對象進行受力分析和運動狀態(tài)分析 畫出受力分析圖 明確運動性質(zhì)和運動過程 3 選用適當?shù)姆椒ㄇ蟪龊狭蚯蟪黾铀俣?4 根據(jù)牛頓第二定律列方程求解 2 如圖5 3 5所示 沿水平方向做勻加速直線運動的車廂中 小球的懸線偏離豎直方向37 球和車廂相對靜止 球的質(zhì)量為1kg g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求車廂運動的加速度大小 并說明車廂的運動情況 2 求懸線對球的拉力大小 圖5 3 5 解析 1 由于車廂沿水平方向運動 且球和車廂相對靜止 所以小球加速度 或合力 的方向水平向右 選小球為研究對象 受力分析如圖所示 由牛頓第二定律得 F合 mgtan ma 答案 1 7 5m s2向右勻加速運動或向左勻減速運動 2 12 5N 例3 如圖5 3 6所示 天花板上用細繩吊起兩個用輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球 兩小球均保持靜止 當突然剪斷細繩時 上面的小球A與下面的小球B的加速度為 A aA g aB gB aA g aB 0C aA 2g aB 0D aA 0 aB g 圖5 3 6 思路點撥 先分析細繩剪斷前A B兩球的受力情況 再分析剪斷細繩后A B兩球的受力情況及合力大小 然后由牛頓第二定律確定兩球的加速度 答案 C 借題發(fā)揮 求解瞬時加速度應(yīng)注意以下兩個方面 1 牛頓第二定律揭示了力的瞬時作用規(guī)律 分析物體在某一時刻的瞬時加速度 關(guān)鍵是分析該瞬時前后的受力情況及變化 2 明確輕桿 輕繩 輕彈簧 橡皮條等力學模型的特點 輕桿 輕繩的形變可瞬時產(chǎn)生或恢復 故其彈力可以瞬時突變 輕彈簧 橡皮條在兩端都連有物體時 形變恢復需較長時間 其彈力大小與方向均不能突變 若將例題中懸掛兩球的細繩和彈簧交換位置 如圖5 3 7所示 那么當剪斷細繩時 A B兩球的加速度大小又是選項中的哪一個 A aA g aB gB aA g aB 0C aA 2g aB 0D aA 0 aB g 圖5 3 7 解析 剪斷前 細線的拉力T mg 彈簧的彈力F 2mg 剪斷的瞬間 細線的拉力T消失 B只受重力作用 做自由落體運動 aB g A物體受向下的重力和向上的彈力作用 此刻 彈力未來得及變化 大小仍為2mg 對A運用牛頓第二定律 2mg mg maA 解得aA g 方向向上 選項A正確 答案 A 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全