5.3牛顿第二定律 学案

5.3 牛顿第二运动定律
【自主导学】
一、牛顿第二运动定律及其意义
【知识预习】
1.牛顿第二定律:物体加速度的大小与__________成正比,跟物体的______成反比,加速度的方向与___________的方向相同.
2.表达式:F=__________,F为物体所受的_____,m是_________.
3.力的国际单位是_________,符号为_________.
4.1 N=__kg·m/s2,其意义是使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 N.
5.结合同步练习册，总结牛顿第二运动定律的六个性质：
【思考交流】
1、回顾上节实验探究的结论，力与物体的质量、加速度有什么关系？
2、比例系数k的数值与什么有关？如何理解“1N”的含义？
3、如何用F=ma解释质量是物体惯性大小的量度
4、由公式知,a与△v成正比,a与△t成反比，这样对吗
5、由公式知,a与F成正比,a与m成反比，这样对吗
6、由牛顿第二定律可知，无论多小的力皆能使物体产生加速度，改变物体的运动状态。但是，当我们推静止的柜子时，有时即使用了很大的力也无法推动，柜子仍处于静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？
二、国际单位制
【知识预习】
1.基本量:被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量单位的物理量叫作基本量,力学中的基本量有_______、_________和__________.
2.基本单位和导出单位:
(1)基本单位:基本量的单位叫作基本单位,如长度、质量和时间的基本单位分别为__________、________和__________.
(2)导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作 ,例如速度的单位“米每秒”、力的单位“牛顿”(千克米每二次方秒).
3.单位制:________单位和________单位组成单位制.
【思考交流】
1、在学习了力学单位制后，李明同学由公式G=mg得到g的单位是N/kg，而赵宏同学由自由落体公式v=gt得到g的单位为m/s2，两人都认为自己导出的单位正确，你是如何考虑的呢？
2、美国国家航空航天局在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于靠近火星太近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层，航空航天局调查事故原因时发现，原来探测器的制造商计算加速度时使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师理所当然的认为他们提供的数据是以国际单位制算出来的，并把这些数据直接输入电脑。从这次事故的原因上你能得到什么启示？
【典型例题】
【例1】（多选）由牛顿第二定律的变形公式m＝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它的加速度求得
【例2】下列关于单位制的说法中正确的是(　　)
A.在国际单位制中,力学的三个基本单位分别是长度单位m、时间单位s、力的单位 N
B.长度是基本量,其单位m、cm、mm都是国际单位制中的基本单位
C.公式F=ma中,各量的单位可以任意选取
D.由F=ma可得到力的单位1 N=1 kg· m/s2
【例3】（1）质量m=5kg的物体放在水平面上,已知物体和水平面间的动摩擦因素μ=0.2.求物体在水平向右拉力F=20N作用下的加速度。
（2）质量m=5kg的物体放在光滑水平面上，受到与水平方向成θ=37O角斜向右上方拉力F=20N作用.求物体加速度。
质量m=5kg的物体放在水平面上，受到与水平方向成θ=37O角斜向右上方拉力F1=10N作用,恰能在水平面上匀速运动.求当物体受到与水平方向成θ=37O角斜向右上方拉力F2=20N作用时的加速度。
【例4】一辆质量为1000kg的小汽车以72km/s的速度行驶，关闭发动机，经过20s匀减速停下来，则：（1）刹车时的加速度多大？
（2）刹车时需要的阻力是多大？
（3）重新起步加速时，牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？（假定行驶过程中汽车受到的阻力不变）
【课堂练习】
1、（多选）根据牛顿第二定律判断下列说法正确的是（ ）
A.加速度和合力的关系是瞬间对应关系，即a与F同时产生、同时变化、同时消失。
B.加速度的方向总是与合外力的方向相同。
C.同一物体的运动速度越大，受到的合外力越大。
D.物体的质量与它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比。
2、 一个物体只受到一个逐渐减小的力的作用，力的方向跟速度的方向相同，则物体的加速度大小和速度大小将（ ）
A. 加速度逐渐减小，速度逐渐减小，速度减小变慢了
B. 加速度逐渐增大，速度逐渐减小，速度减小变快了
C. 加速度逐渐增大，速度逐渐增大，速度增大变快了
D. 加速度逐渐减小，速度逐渐增大，速度增大变慢了
3、（多选）在牛顿第二定律的表达式F=kma中，有关比例系数k的下列说法中正确的是（ ）
A. 在任何情况下，k都等于1
B. k的数值由质量、加速度和力的大小决定
C. k的数值由质量、加速度和力的单位决定
D. 在国际单位制中，k等于1
4、质量为m的物体，放在与水平方向成θ角的光滑斜面上，则物体运动的加速度
5、如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则（ ）
A．a变大 B．a不变
C．a变小 D．因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势
6、一个物体受到F1=4 N的力，产生a1=2 m/s2的加速度，要使它产生a2=6 m/s2的加速度，需要施加力是
7、质量为50 kg的物体放在光滑的水平面上，某人用绳子沿着与水平成45°角的方向拉着物体前进时，绳子的拉力为200 N，物体的加速度是_________。在拉的过程中突然松手，此时物体的加速度是_________。
8、一辆质量为3×103 kg的汽车，以10 m/s的速度前进，受到的阻力为车重的0.02倍，关闭发动机后汽车要经过时间_______才能停止。
9、物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过对单位的分析就可以判断。声音在某种气体中的速度表达式可以只用气体的压强p、气体的密度ρ和没有单位的比例常数k来表示。根据上述情况，判断声音在该气体中的速度表达式可能是（ ）
A. B. C. v=kρp D.
10、有一恒力能使质量为为m 1的物体获得3 m/s2 的加速度，如将其作用在质量为m 2 的物体上，能产生1.5 m/s2 的加速度。若将m 1和m 2 和为一体，该力能使它们产生多大的加速度？
11、某航母上舰载机起飞时主要靠甲板前端上翘来帮助战斗机起飞，其示意图如图所示，飞机由静止开始先在一段水平距离为L1＝160 m的水平跑道上运动，然后在长度为L2＝20.5 m的倾斜跑道上滑跑，直到起飞。已知飞机的质量m＝2.0×104 kg，其喷气发动机的推力大小恒为F＝1.4×105 N，方向与速度方向相同，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝2.05 m，飞机在水平跑道上和倾斜跑道上运动的过程中受到的平均阻力大小都为飞机重力的0.2倍，假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看作斜面，不计水平跑道和倾斜跑道连接处的影响，且飞机起飞的过程中没有出现任何故障，取g＝10 m/s2.求：
(1)飞机在水平跑道上运动的末速度大小；
(2)飞机从开始运动到起飞经历的时间t.
参考答案：
例1CD 例2D 例3 （1）2m/s2，向右（2）3.2m/s2，向右（3）m/s2，向右
例4（1）1m/s2（2）1000N（3）1m/s2
课堂练习：1.AB 2.D3.CD 4. a=gsinθ 5.A 6. 12N 7. _m/s2 0 8.50s 9.A
2021-2022学年高一物理学案 （鲁科版2019 必修一） 班级：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________
10. 1m/s2 11. (1)40 m/s　(2)8.5 s1