高一物理沪科版必修1 第5章 5.2《牛顿第二定律》课件

欢迎进入物理课堂 理解教材新知 第5章 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 5 3 考向三 知识点三 1 牛顿第二定律的表达式为F ma 其中F为物体受到的合外力 加速度的方向跟合外力的方向相同 2 物体的加速度与物体所受的合外力具有瞬时对应关系 3 长度 质量 时间三个物理量的单位为力学中的基本单位 4 导出单位和基本单位组成单位制 自学教材 1 内容物体的加速度跟受到的成正比 跟物体的成反比 2 表达式F kma 式中k为比例系数 在国际单位制中k 则表达式为F 式中F为物体受到的 作用力 质量 1 ma 合力 3 力的单位使质量为的物体产生加速度的力 规定为1N 即F ma 1kg 1N 1m s2 1m s2 1kg 重点诠释 1 对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系 指明了加速度大小和方向的决定因素 对牛顿第二定律 还应从以下几个方面深刻理解 1 因果性 力是产生加速度的原因 只要物体所受的合力不为0 无论合力多么小 物体就产生加速度 2 矢量性 F ma是一个矢量式 加速度与合力都是矢量 合外力的方向决定了加速度的方向 合外力方向改变 加速度方向也改变 加速度方向与合外力方向始终一致 3 瞬时性 牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系 即力的瞬时变化将导致加速度的瞬时变化 加速度的变化不需要时间的积累 加速度和力同时存在 同时变化 同时消失 1 在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体 当它所受合力逐渐减小而方向不变时 则物体的 A 加速度越来越大 速度越来越大B 加速度越来越小 速度越来越小C 加速度越来越大 速度越来越小D 加速度越来越小 速度越来越大 解析 由于物体原来做匀加速直线运动 说明物体所受合力的方向和运动方向相同 当合力逐渐减小时 由牛顿第二定律知 物体的加速度在逐渐减小 但加速度方向并未改变 物体仍在做加速运动 只是单位时间内速度的增加量在减小 即速度的变化率小了 综上所述 正确答案为D 答案 D 自学教材 1 单位制 1 基本单位 根据物理量运算的需要而选定的少数的几个物理量单位 2 导出单位 由和确立的其他有关物理量的单位 物理公式 基本单位 2 国际单位制中的基本单位 米 千克 公斤 秒 安培 m kg s A 3 力学基本单位在力学范围内 国际单位制中的基本量为 相应的基本单位为 长度 质量 时间 米 千克 秒 重点诠释 1 对单位制的理解 2 单位制在物理计算中的应用 1 简化表达式书写 在利用物理公式进行计算时 为了在代入数据时不使表达式过于繁杂 我们把各个物理量的单位统一换算到同一单位制中 这样计算时就不必一一写出各量的单位 只在所求结果后写上对应的单位即可 2 检验计算结果 各量的单位统一成国际单位制单位 只要正确地应用公式 计算结果必定是用国际单位制单位来表示的 只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在力学国际单位制中的单位完全一致时 该运算过程才可能是正确的 若所求物理量的单位不对 则结果一定错 3 推导单位 物理公式在确定各物理量的数量关系时 同时也确定了各物理量的单位关系 所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系 推导出物理量的单位 2 在 探究加速度与力 质量的关系 的实验中 取计数时间间隔为0 1s 测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值 s 1 2cm 若还测出小车的质量为500g 则关于加速度 合外力大小及单位 既正确又符合一般运算要求的是 解析 在应用公式进行数量运算的同时 也要把单位带进运算 带单位运算时 单位换算要准确 可以把题中已知量的单位都用国际单位表示 计算结果的单位就是用国际单位表示的 这样在统一已知量的单位后 就不必一一写出各个量的单位 只在数字后面写出正确单位即可 选项A中 s 1 2cm没变成国际单位 C项中的小车质量m 500g没变成国际单位 所以均错误 B D正确 答案 BD 1 当作用在物体上的几个力不在同一直线上时 通常选取两个互相正交的方向 分别列出牛顿第二定律的分量形式 即 2 物体在几个恒力作用下运动 几个恒力的合力也是一个恒力 物体在合力方向上有加速度 在与合力垂直的另一个方向上处于 没有加速度 Fx合 max Fy合 may 平衡状态 自觉教材 重点诠释 应用牛顿第二定律解题的方法一般有两种 矢量合成法和正交分解法 1 矢量合成法若物体只受两个力作用时 应用平行四边形定则求这两个力的合力 再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向 加速度的方向就是物体所受合力的方向 反之 若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力 3 如图5 3 1所示 质量m 2kg的物体放在光滑的水平面上 受到相互垂直的两个水平力F1 F2的作用 且F1 3N F2 4N 试求物体的加速度大小 图5 3 1 答案 2 5m s2 例1 如图5 3 2所示 一轻质弹簧一端系在墙上的O点 自由伸长到B点 今用一小物体m把弹簧压缩到A点 然后释放 小物体能运动到C点静止 物体与水平地面间的动摩擦因数恒定 试判断下列说法正确的是 图5 3 2 A 物体从A到B速度越来越大 从B到C速度越来越小B 物体从A到B速度越来越小 从B到C加速度不变C 物体从A到B先加速后减速 从B到C一直减速运动D 物体在B点受合外力为零 思路点拨 速度增大还是减小 看速度和加速度的方向关系 加速度的大小变化看合力大小的变化 解析 物体在A点时受两个力作用 向右的弹力kx和向左的摩擦力f 合力F合 kx f 物体从A B过程 弹力由大于f减至零 所以开始一段合力向右 中途有一点合力为零 之后合力向左 而v一直向右 故先做加速度越来越小的加速运动 在A B间某点加速度为零 速度达到最大 接着做加速度越来越大的减速运动 物体从B C过程 F合 f为恒力 向左 所以继续做加速度不变的匀减速运动 故选项C正确 答案 C 借题发挥 力和运动关系问题的处理思路 1 物体的运动取决于物体的初速度和物体的受力 2 分析思路 分析物体受力 物体的加速度 判断物体速度的变化 1 如图5 3 3所示 自由下落的小球开始接触竖直放置的弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中 小球的速度和所受合力的变化情况是 A 合力变小 速度变小B 合力变小 速度变大C 合力先变小后变大 速度先变大后变小D 合力先变小后变大 速度先变小后变大 图5 3 3 解析 小球接触弹簧时 有向下的速度 在以后的过程中 弹簧逐渐被压缩 设压缩量为x 则 当kxG时 F合 kx G 随x的增大F合逐渐变大且方向向上 v逐渐变小直到为零 弹簧被压缩到最短 故C对 A B D都错 答案 C 图5 3 4 思路点拨 小球沿杆上滑 加速度方向沿杆向上 故可对小球受力分析后 沿杆方向和垂直于杆方向建立直角坐标系 用正交分解法解答本题 解析 由题意知 小球的受力情况如图所示 建立直角坐标系 由牛顿第二定律可得x轴方向有 Fsin30 mgsin30 f ma y轴方向有 Fcos30 mgcos30 N 0 又f N 联立 并代入数据得a 2 5m s2 答案 2 5m s2 借题发挥 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 2 对研究对象进行受力分析和运动状态分析 画出受力分析图 明确运动性质和运动过程 3 选用适当的方法求出合力或求出加速度 4 根据牛顿第二定律列方程求解 2 如图5 3 5所示 沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中 小球的悬线偏离竖直方向37 球和车厢相对静止 球的质量为1kg g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求车厢运动的加速度大小 并说明车厢的运动情况 2 求悬线对球的拉力大小 图5 3 5 解析 1 由于车厢沿水平方向运动 且球和车厢相对静止 所以小球加速度 或合力 的方向水平向右 选小球为研究对象 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得 F合 mgtan ma 答案 1 7 5m s2向右匀加速运动或向左匀减速运动 2 12 5N 例3 如图5 3 6所示 天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球 两小球均保持静止 当突然剪断细绳时 上面的小球A与下面的小球B的加速度为 A aA g aB gB aA g aB 0C aA 2g aB 0D aA 0 aB g 图5 3 6 思路点拨 先分析细绳剪断前A B两球的受力情况 再分析剪断细绳后A B两球的受力情况及合力大小 然后由牛顿第二定律确定两球的加速度 答案 C 借题发挥 求解瞬时加速度应注意以下两个方面 1 牛顿第二定律揭示了力的瞬时作用规律 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析该瞬时前后的受力情况及变化 2 明确轻杆 轻绳 轻弹簧 橡皮条等力学模型的特点 轻杆 轻绳的形变可瞬时产生或恢复 故其弹力可以瞬时突变 轻弹簧 橡皮条在两端都连有物体时 形变恢复需较长时间 其弹力大小与方向均不能突变 若将例题中悬挂两球的细绳和弹簧交换位置 如图5 3 7所示 那么当剪断细绳时 A B两球的加速度大小又是选项中的哪一个 A aA g aB gB aA g aB 0C aA 2g aB 0D aA 0 aB g 图5 3 7 解析 剪断前 细线的拉力T mg 弹簧的弹力F 2mg 剪断的瞬间 细线的拉力T消失 B只受重力作用 做自由落体运动 aB g A物体受向下的重力和向上的弹力作用 此刻 弹力未来得及变化 大小仍为2mg 对A运用牛顿第二定律 2mg mg maA 解得aA g 方向向上 选项A正确 答案 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全