湖南省隆回县万和实验学校高中物理人教版必修一 第四章 4 3 牛顿第二定律及应用 复习学案

【知识梳理】
1、实验：探究加速度与力、质量的关系
（1）实验思路：本实验的基本思路是采用控制变量法。
（2）实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。
2．牛顿第二定律：
（1）牛顿第二定律的内容： 。
公式为 。
（2）牛顿第二定律的理解：
①矢量性：公式Ｆ合＝ｍａ是矢量式，等式两边不仅数值相等，还要求方向 ，即加速度的方向始终跟合外力的方向 。
②因果性：牛顿第二定律表明，只要物体所受合外力不为零，物体就产生加速度，因此，合外力是使物体产生加速度的 ，加速度是合外力作用下产生的 。
③瞬时性：公式Ｆ合＝ｍａ对物体在运动过程中的每一瞬间都是成立的，因此a和F有瞬时对应关系，即同时 、同时 、同时 ，没有时间上的先后之分。
④同一性：公式Ｆ合＝ｍａ中的F、m、a三个量必须对应于同一个物体或同一系统。
⑤独立性：物体受到的各个力分别在各自的方向上产生一个加速度，并且彼此相互独立、互不影响。合外力产生物体的加速度（可理解为各分加速度的合加速度）。
⑥单位：力的国际单位是牛顿（N），根据公式Ｆ合＝ｍａ有：１Ｎ＝ 。
（3）力和运动的关系：
合外力恒定时，合外力和初速度方向相同时，则物体做 直线运动。
合外力恒定时，合外力和初速度方向相反时，则物体做 直线运动。
3．牛顿第二定律的应用：
（1）已知物体的受力情况，确定物体的运动情况：先对物体进行受力分析，求出物体所受的合力，应用牛顿第二定律求加速度，再结合初始条件应用运动学规律求出物体任意时刻的速度、位移等。
（2）根据物体的运动情况，确定物体的受力情况：先根据运动学规律求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体的合外力，然后去推断或求出物体的受力情况。
（3）解题思路：
4．超重和失重：
（1）超重和失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物体拉力） 物体所受重力的情况，叫做超重现象。物体对支持物的压力（或对悬挂物体拉力） 物体所受重力的情况，叫做失重现象。如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物体拉力） ，这是失重现象中的极限，叫做 失重。
（2）超重和失重现象的解释：当物体在竖直方向上有向 的加速度时，即物体向上 运动或向下 运动时，物体处于超重状态。当物体在竖直方向上有向 的加速度时，即物体向下 运动或向上 运动时，物体处于失重状态。当向下的加速度a= 时，物体处于完全失重。
5．力学单位制：
（1）基本单位：物理学中，选定几个单位就能够利用物理量之间的关系推导出其它物理量的单位，被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位。力学中的基本量是： 、 、 ，相应的基本单位是： 、 、 。
（2）导出单位：由基本单位根据关系式推导得出的单位叫做导出单位。力学中除三个基本物理量的基本单位外，其他的物理量的单位都是导出单位。
三、典型例题：
例1．关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是 （ ）
A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大
B．物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零
C．物体的速度为零，但加速度可能很大，而所受的合外力一定为零
D．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零
例2、 如图所示，质量为10 kg的木块置于光滑水平面上，在水平拉力F的作用下以2m/s2的加速度由静止开始运动．求：⑴水平拉力F的大小； ⑵3 s末木块速度的大小．
【跟踪练习1】一辆载重汽车重104kg，司机启动汽车，经5s行驶了15m。设这一过程中汽车做匀加速直线运动，已知汽车所受阻力f=5×103N，取g=10m/s2，求：
汽车在此过程中的加速度大小；（2）汽车发动机的牵引力大小。
例3．一辆重G=2×104N的汽车，以初速度v0=20m/s沿水平路面行驶，刹车后滑行s=10m停止，则车与地面间的动摩擦因数为（g=10m/s2） （ ）
A．μ=4 B．μ=3 C．μ=2 D．μ=1
【跟踪练习2】一个质量是2kg的物体放在水平地面上，它与地面的动摩擦因数μ=0.2。物体受到大小为5N的水平拉力作用，由静止开始运动。（g=10m/s2）问：
（1）加速度大小 (2)经过4s钟，物体运动的位移是多少？
(3)若4s末撤去拉力，物体在摩擦力的作用下做匀减速运动，则物体还能运动多远？
例4、如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20 Ｎ，与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大 （ｇ取10 m/s2）
【跟踪练习3】如图所示，质量为60 kg的滑雪运动员，在倾角为30°的斜坡顶端，从静止开始匀加速下滑90 m到达坡底，用时10 s．若g取10 m/s2，求⑴运动员下滑过程中的加速度大小；
⑵运动员到达坡底时的速度大小；⑶运动员受到的合外力大小．
例5．如图所示，一小球自空中自由落下，与正下方的直立轻质弹簧接触，直至速度为零的过程中，关于小球运动状态的下列几种描述中，正确的是（ ）
A．接触后，小球作减速运动，加速度越来越小，速度越来越小，最后等于零
B．接触后，小球作减速运动，加速度越来越大，速度越来越小，最后等于零
C．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
D．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其加速度先减小后增大
例6．如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁块，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点静止。当电磁铁通电，铁块被吸引上升的过程中，关于轻绳上拉力F的大小以下正确的是 （ ）
A．F>(M+m)g B．Mg【达标练习】
1．关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是 （ ）
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.下列说法不正确的是 （ ）
A．物体不受力作用，运动状态一定不变 B．物体受到外力作用，运动状态一定改变
C．物体受到外力作用，运动状态一定不改变 D．物体的运动状态改变了，一定受到了外力作用
3．静止的物体突然受到一个恒定的合外力作用，当物体刚受到作用瞬间，以下正确的是（ ）
A．它一定有速度产生 B．它一定有加速度产生
C．它一定有位移产生 D．不能确定它产生上述的哪一个物理量
4．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，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比
B．由a=F/m可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比
C．由m=F/a可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比
D．由F=ma可知，物体所受的合外力是由物体的质量与加速度的乘积产生的
5．在验证牛顿第二定律的实验中，若保持砂桶和砂子的总质量不变，改变小车内砝码的总质量时，利用纸带上的数据可以算出小车的速度，取其中两次实验的结果作出小车的速度图线，如图所示。前后两次小车与砝码的总质量分别为M1和M2，则M1和M2的关系正确的是 （ ）
A．M1＞M2 B．M1＜M2 C．M1＝M2 D．三者都可能
6．物体甲受到10 N的作用力做初速度为6 m/s，加速度为0.5 m/s2的匀减速直线运动，物体乙受到4 N的作用力做初速度为3 m/s，加速度为0.2 m/s2的匀加速直线运动，关于这两个物体的惯性，下列哪个说法正确（ ）
A．物体甲的较大 　B．物体乙的较大 C．一样大 D．无法确定
7．一辆质量为1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶，现让它在12.5m的距离内匀减速停下来，则所需要的阻力为 （ ）
A．1000N B．2000N C．3000N D．4000N
8．电梯内天花板上挂一弹簧秤，弹簧秤下挂一重物，当弹簧秤的示数增大时，则以下正确的是 （ ）
A．电梯一定向上做加速运动 B．电梯一定向下做加速运动
C．电梯一定向下做减速运动 D．电梯可能向上做加速运动，也可能向下做减速运动
9．电梯内的水平地板上放置一个质量为m的物体，当电梯以g/4的加速度竖直加速下降过程中（g为重力加速度），物体对升降机地板的压力大小为 （　 ）
A．mg/4 B．3mg/4 C．4mg/3 D．5mg/4
10．下列单位中：①米、②牛顿、③秒、④焦耳、⑤瓦特、⑥千克、⑦米/秒2，属于国际单位制的基本单位的是（ ）
A．只有①③是 B．都是 C．只有①③⑥是 D．只有③不是
11．外力使物体的运动状态发生变化，运动状态发生变化是指 （ ）
A．只有物体的速度大小改变，速度方向不变 B．只有物体的速度方向改变，速度大小不变
C．物体的速度大小、方向都必须改变 D．只要物体的速度大小、方向之中有一项改变
12．在光滑水平面上的一静止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（ ）
A. 匀减速运动 B. 匀加速运动
C. 速度逐渐增大的变加速运动 D. 速度逐渐减小的变加速运动
13．力A单独作用一物体时产生的加速度为3m/s2，力B单独作用此物体时产生的加速度为4m/s2，两力同时作用此物体时产生的加速度不可能是（　 ）
A．8m/s2 B．5m/s2 C．4m/s2 D．1m/s2
14. 用3N的水平恒力作用在水平面一质量为2kg的物体上, 从静止开始运动2s内通过的位移是2m, 则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是 ( )
A．0.5m/s2，2N B．1m/s2，1N C．2m/s2，0.5N D．1.5m/s2，0
15． 一辆小车在水平地面上行驶，悬挂的摆球相对小车静止并与竖直方向成角（如图所示）下列关于小车运动情况，说法正确的是（ ）
A．加速度方向向左，大小为gtan B．加速度方向向右，大小为gtan
C．加速度方向向左，大小为gsin D．加速度方向向右，大小为gsin
16．如图所示，在粗糙的水平面上，用与水平方向成θ角斜向下方的力F推物体，使物体产生的加速度为a。撤掉F，改用F′=Fcosθ的水平力推物体，则物体产生的加速度 （ ）
A．仍为a B．大于a C．小于a D．无法确定
18．如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别是和的物体实验得出的两个加速度a与力F的关系图线，由图分析可知 （ ）
A． B．
C．两地重力加速度 D．两地重力加速度
19．升降机内，一个小球系于弹簧下端，如图所示，当升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动中，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可能是（ ）
A．以1m/s2的加速度加速下降 B．以1m/s2的加速度加速上升
C．以4.9m/s2的加速度加速下降 D．以4.9m/s2的加速度减速下降
20．下列说法不正确的是 （ ）
A．在力学单位中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位
B．因为力的单位是牛顿，而1N=1kg·m/s2，所以是个导出单位
C．各物理量采用国际单位，通过物理公式最后的运算结果一定为国际单位
D．物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系
合外力
F合
加速度
a
位移：s
速度：v
时间：t
F