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第2课时牛顿第二定律,填一填,练一练,一、牛顿第二定律(见课本第109110页)1.内容:物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比,与物体的质量成反比,加速度方向与合外力方向相同。2.数学表达式:F=ma。3.1N的物理意义:使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力规定为1N,即1N=1kgm/s2。二、力学单位制(见课本第111页)1.一个物理公式在确定了相关物理量的数量关系的同时,也确定了物理量的单位关系。2.国际单位制由基本单位和导出单位组成。3.力学中的三个基本物理量是:长度、质量、时间。它们的单位为基本单位,依次是:米(m)、千克(kg)、秒(s)。,填一填,练一练,测量“国际单位制选定的三个力学基本物理量”可使用的一组仪器是()A.刻度尺、弹簧测力计、停表B.刻度尺、测力计、打点计时器C.量筒、天平、停表D.刻度尺、天平、停表解析:明确国际单位制中力学的三个基本量为长度、时间、质量,可知相应的测量工具为刻度尺、停表、天平,选项D正确。答案:D,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,对牛顿第二定律的理解静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在力刚开始作用的瞬间,物体是否立即获得加速度,是否立即有了速度?,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,牛顿第二定律的六性牛顿第二定律揭示了加速度与力、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。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析:牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,作用在物体上的合外力,可由物体的质量和加速度计算,并不由它们决定,选项A错误;质量是物体本身的属性,由物体本身决定,与物体是否受力无关,选项B错误;由牛顿第二定律知加速度与合外力成正比,与质量成反比,m可由其他两量求得,故选项C、D正确。答案:CD,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练1(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是()A.由F=ma可知,F与a成正比,m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合外力的方向一致D.当外力停止作用时,加速度随之消失解析:虽然F=ma表示牛顿第二定律,但F与a无关,因a是由m和F共同决定的,即且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变;a与F的方向永远相同。综上所述,可知选项A、B错误,选项C、D正确。答案:CD,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,牛顿第二定律的应用质量为2kg的质点同时受到互相垂直的两个力F1、F2的作用,如图所示,其中F1=3N,F2=4N,求质点加速度的大小和方向。(sin37=0.6,cos37=0.8),探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.解题的一般步骤(1)确定研究对象(在存在多个物体的复杂问题中,正确选择研究对象尤为重要)。(2)分析研究对象的运动状态和受力情况,画出受力分析图。(3)选定正方向或建立直角坐标系,通常选加速度的方向为正方向或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同的力(或速度)取正值;与正方向相反的力(或速度)取负值。(4)求合力(用矢量合成法或正交分解法)。(5)根据牛顿第二定律列方程。(6)把已知量统一单位(都用国际单位制中的单位)后代入方程求解。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.解题的常用方法(1)矢量合成法当物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求出这两个力的合力,然后由牛顿第二定律可求出加速度的大小和方向,加速度的方向与物体所受合力的方向相同。(2)正交分解法当物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法求物体所受的合力,然后应用牛顿第二定律求加速度。在实际应用中常将力进行分解,通常以加速度a的方向为x轴正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上,分别得到x轴和y轴上的合力Fx和Fy。根据力的独立作用原理,各个方向上的力分别产生各自的加速度,得方程Fx=ma,Fy=0。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】导学号93960085如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角,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并说明车厢的运动情况。(2)求悬线对小球的拉力。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:解法一:合成法(1)小球和车厢相对静止,它们的加速度相同。以小球为研究对象,对小球进行受力分析如图所示,小球所受合力F合=mgtan37由牛顿第二定律得小球的加速度为加速度方向向右。车厢的加速度与小球相同,车厢做的是向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解法二:正交分解法(1)建立直角坐标系如图所示,正交分解各力,根据牛顿第二定律列方程得x方向:Fx=may方向:Fy-mg=0Fsin=ma,Fcos-mg=0答案:(1)7.5m/s2,方向水平向右车厢可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动(2)12.5N,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2如图所示,质量为4kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。物体受到大小为20N与水平方向成37角斜向上的拉力F作用时,沿水平面做匀加速运动,求:物体加速度的大小。(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8),探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:选取物体为研究对象,对其受力分析如图。物体沿水平方向匀加速运动,沿水平和竖直方向建立坐标系对力分解可得在水平方向:Fcos37-f=ma在竖直方向:N+Fsin37=mg又因为f=N解可得a=0.5m/s2。答案:0.5m/s2,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,力学单位制及其应用姚明应该算是身高很高的人了,美国篮球职业联赛官方公布姚明身高7英尺5.5英寸,中国篮协官方公布姚明身高2.26米。两个数据为什么不一样?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.力学单位制(1)选质量、长度、时间的单位作为力学中的基本单位,选定的原则是这些物理量在力学中最基本;用这些物理量作基本单位可以使基本单位的数目最少。(2)力学单位制的分类。国际单位制(SI):基本单位分别为m、kg、s(长度单位、质量单位、时间单位),导出单位有m/s、m/s2、N等。cmgs制:基本单位分别为cm、g、s。2.国际单位制的优点国际单位制体现单位的一贯性,即在国际单位制中,对于所有的导出单位,当按一定的定义方程式从基本单位或辅助单位导出时,它们的系数都是1,而且所有的国际单位在运算过程中的系数也都是1,从而使运算简化。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,3.单位制的应用(1)简化计算过程的单位表达在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。(2)推导物理量的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。(3)判断比例系数的单位根据公式中物理量的单位关系,可判断公式中比例系数有无单位,如公式F=kx中k的单位为N/m,f=N中,无单位,F=kma中k无单位。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,(4)比较物理量的大小比较某个物理量不同值的大小时,必须先把它们的单位统一,再根据数值来比较。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】导学号93960086水平传送带AB以v=200cm/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距0.011km,一物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数=0.2,则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少?(g取10m/s2)思路:已知量统一单位物理公式未知量,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练3(多选)在研究匀变速直线运动的实验中,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x=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(),探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:在应用公式进行数量运算的同时,也要把单位代进运算。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x=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;所以选项A、C均错误,选项B、D正确。答案:BD,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,12345,1.下列有关力学单位制的说法中,不正确的是()A.在力学的分析计算中,只能采用国际制单位,不能采用其他单位B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有:长度、时间、质量C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有:千克、米、秒D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示解析:在国际单位制中共有7个物理量的单位被作为基本单位,其中力学部分有长度的单位:m;质量的单位:kg;时间的单位:s。而其余物理量的单位都可以在这些基本物理量的基础上应用公式推导而得出,即其他物理量的单位(导出单位)由基本单位来表达。国际单位制只是诸多单位制中的一种,在实际生活中还存在有其他的单位制,在分析和计算时可采用其他单位,选项A错误,选项B、C、D正确。答案:A,12345,2.(2012海南单科)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个力的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比解析:由牛顿第二定律可知,物体的加速度只与物体所受的合外力和质量有关,并与合外力的大小成正比,A、C两项错误;物体所受的合外力不为零,物体的加速度即不为零,B项错误;由牛顿第二定律的分量表达式Fx=max和Fy=may可知,D项正确。答案:D,12345,3.质量为m的物体从高处释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为f,加速度为a=g,则f的大小为()解析:以物体为研究对象,根据牛顿第二定律有mg-f=ma,解得f=mg,选项B正确。答案:B,12345,4.(多选)如图所示,质量为m的滑块在光滑水平面上以速度v向左撞向弹簧,滑块将弹簧压缩了x0时速度减为零,已知弹簧的劲度系数为k,整个过程弹簧未超过弹性限度。滑块向左运动过程中()A.速度越来越小B.速度先变大后变小C.加速度越来越大D.最大加速度为答案:ACD,12345,5.(选做题)质量为1.5t的汽车在前进中受到的阻力是车重的0.05,汽车在水平地面上做匀加速直线运动时,5s内速度由36km/h增至54km/h。求汽车发动机的牵引力的大小。(g取10m/s2),
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