必修1 第6章 力与运动 第2节 牛顿第二定律 课时练习3

第2节　牛顿第二定律
1．实验探究：加速度与力、质量的关系
实验内容 实验条件 实验方法 二者关系
探究加速度与力的关系 测量物体在不同的外力作用下的加速度
外力不变 反比
2．牛顿第二定律
(1)物体加速度的大小与所受合外力的大小成______，与物体的质量成____，加速度的方向与合外力方向____．
(2)在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的，1 N等于质量为____的物体产生________的加速度时受到的合力．
(3)在国际单位制下，公式F＝kma中的比例系数k等于____，因此，牛顿第二定律的数学表达式为________．
3．力学单位制
(1)在物理学中，选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做______，它们的单位叫做________．由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做______．______和______一起组成了国际单位制．
(2)力学中的单位制：
物理量 长度
国际制单位 千克
符号表示 s
1．关于运动和力，下列说法正确的是(　　)
A．物体速度为零时，合外力一定为零
B．物体做匀加速直线运动，合外力一定是恒力
C．物体做直线运动，合外力一定是恒力
D．物体做匀速运动，合外力一定为零
2．在牛顿第二定律F＝kma中有关比例系数k的说法中正确的是(　　)
A．在任何情况下都等于1
B．k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的
C．k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的
D．在国际单位制中，k都等于1
3．由牛顿第二定律表达式F＝ma可知(　　)
A．质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比
B．合外力F与质量m和加速度a都成正比
C．物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致
D．物体的加速度a跟所受的合外力F成正比，跟物体的质量m成反比
4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，备有下列器材：
A．打点计时器　B．天平(带砝码)　C．秒表　D．低压交流电源　　E．纸带和复写纸片　F．导线、细绳　G．小车　H．砂和小桶　I．带定滑轮的长木板　J．低压直流电源
其中多余的器材是________________，缺少的器材是________________．
5．如图所示，一个滑雪的人，质量m＝75 kg，以v0＝2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°，在t＝5 s的时间内滑下的路程s＝60 m，求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)．
1．物体所受的合力不为零，则物体(　　)
A．速度一定越来越大
B．速度可能越来越小
C．速度可能不变
D．运动状态一定改变
2．下列说法中正确的有(　　)
A．质量是物理学中的基本物理量
B．长度是国际单位制中的基本单位
C．kg·m/s是国际单位制中的基本单位
D．时间的单位——小时是国际单位制中的基本单位
3．某同学做“验证牛顿第二定律”的实验，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，他所得的aF关系图象可以用下图所示的哪一个来表示(　　)
4．(创新题)2009年达喀尔拉力赛于当地时间1月17日进行了最后一个赛段的比赛．汽车组大众车队的德－威利尔斯以1小时35分43秒夺得赛段冠军，同时他也以总成绩48小时10分57秒夺得本届达喀尔拉力赛汽车组的冠军．赛车要求能够在尽可能短的时间内达到最大运动速度，也就是要有尽可能大的加速度．因此，它除了装备功率很大的发动机以外，在设计时还要考虑(　　)
A．选用重型材料，增大赛车的质量
B．选用轻型材料，使赛车的质量尽可能小
C．增大赛车的体积
D．减小赛车的体积
5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究作用力一定时，加速度与质量成反比的结论中，下列说法错误的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．在小车中增减砝码，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
6.(2008广东高考理科基础，12)质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度为a＝，则f的大小是(　　)
A．f＝　B．f＝　C．f＝mg　D．f＝
7．如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动，若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为(　　)
A.　　　　　　B.
C. D.
8．如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验时，已接通电源正要释放纸带时的情况．
(1)请你指出该同学的五个差错：
①电源______________________；
②打点计时器位置__________________；
③滑轮位置________________________；
④小车位置________________________；
⑤长木板__________________________．
(2)在该实验中，某同学作出了如图所示的A、B两图象，图A中三线表示实验中______不同；图B中图线不过原点的原因是______．
9．如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们之间弹力的0.25倍．现对物体施加大小F＝8 N，与水平方向夹角θ＝37°角的斜向上的拉力．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10 m/s2，求物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小．
答案与解析
第2节　牛顿第二定律
课前预习
1．答案：质量不变　正比　探究加速度与质量的关系　测量不同质量的物体在该力作用下的加速度
2．答案：(1)正比　反比　相同　(2)1 kg　1 m/s2　(3)1　F＝ma
3．答案：(1)基本量　基本单位　导出单位　基本单位　导出单位　(2)质量　时间　米　秒　m　kg
课堂巩固
1．BD
2．C　在F＝kma中，k的数值是由F、m、a三者的单位决定的，如果m的单位用 kg，a的单位用 m/s2，力的单位是 N，则可使k＝1，所以正确选项为C.
3．CD
4．答案：秒表、低压直流电源　刻度尺、砝码
5．答案：67.5 N
解析：如图所示，建立直角坐标系，把重力G沿x轴和y轴方向分解，得到：Gx＝mgsinθ　Gy＝mgcosθ
在与山坡垂直的方向，物体没有发生位移，没有加速度，所以Gy与支持力N大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受的合力F等于Gx与阻力F阻的合力．
由于沿山坡向下的方向为正方向，所以合力F＝Gx－F阻，合力的方向沿山坡向下，使滑雪人产生沿山坡向下的加速度．
滑雪人的加速度可以根据运动学的规律求得，即由s＝v0t＋at2，解得a＝，把已知量的数值代入，可得滑雪人的加速度a＝4 m/s2.
根据牛顿第二定律F＝ma，即Gx－F阻＝ma可以解出阻力F阻，F阻＝Gx－ma＝mgsinθ－ma，代入数值后，得F阻＝67.5 N.
课后检测
1．BD　物体所受的合力不为零，必然有加速度，故速度一定变化，运动状态一定改变，C错，D正确；若加速度方向和速度方向相同，则速度增大，若加速度方向和速度方向相反，则速度减小，不知道加速度方向和速度方向的关系，就无法断定是加速还是减速，A错，B对．
2．A　质量是物理学中的七个基本物理量之一，A正确；长度是物理学中的一个基本物理量，不是基本单位，其基本单位是米，B错误；kg·m/s不是国际单位制中的基本单位，而是导出单位，C错误；时间的单位——小时是国际单位制中的单位，但不是基本单位，D错误．
3．C　在平衡摩擦力时，若把长木板的一端垫得过高，小车重力的沿木板的分力大于摩擦力，在不施加其他外力的情况下，小车就可以获得加速度，C正确．
4．B　由牛顿第二定律F＝ma及v＝at可知，要使赛车在短时间内达到最大速度，即有最大加速度，则需要选用轻型材料，使赛车的质量尽可能小．
5．AC　平衡摩擦力时不应挂砂桶，只需将小车放在长木板上，使长木板的一端垫高，当小车刚好能匀速运动时，即平衡了摩擦力，A选项错误；当改变小车质量时，重力沿斜面向下的分力、摩擦力都跟质量成正比地改变，一次平衡后，就不用重新平衡了，B选项正确；实验时应先接通电源，让打点计时器正常工作，再放开小车，才能打出完整的纸带，C选项错误；在小车减少砝码时，必须保证小车和砝码的质量远大于小桶和砂的总质量，才能近似使小车受到的牵引力等于砂和桶的重力．
6．B　由牛顿第二定律得mg－f＝ma，得f＝mg－ma＝mg.
7．D　取M为研究对象，其受力情况如图所示，在竖直方向合力为零，即Fsinα＋N＝Mg，在水平方向由牛顿第二定律得：Fcosα－μN＝Ma，联立两式解得加速度：a＝.
8．答案：①应接6 V的交流电源　②应靠后(或应靠右端)　③应使细线水平　④应靠近打点计时器　⑤应垫高右端来平衡摩擦力　(2)质量　平衡摩擦力过度
9．答案：16.25 m
解析：选物体为研究对象，进行受力分析，如图所示，分别沿水平、竖直方向分解有：
据Fy＝0，有N＋Fsinθ－mg＝0
据Fx＝ma，有Fcosθ－μN＝ma
物体做匀变速运动，则s＝·t2＝16.25 m