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2019-2020年高一物理 牛頓第二定律學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 １、 理解牛頓第二定律一般表達(dá)的含義 ２、 ２、知道物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向與合外力方向一致 ３、會(huì)用牛頓第二定律解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題。 ４、會(huì)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決簡單的動(dòng)力學(xué)問題 【自主學(xué)習(xí)】 1、 牛頓第二定律：物體加速度的大小跟它受到的作用力成________，跟它的質(zhì)量成________，加速度的方向跟作用力的方向________． 2、 在國際單位制中，力的單位是牛頓．“牛頓”這個(gè)單位是根據(jù)牛頓第二定律定義的.1 N等于質(zhì)量為________的物體，獲得________的加速度時(shí)受到的合力． 3、 在國際單位制中，公式F＝kma中的比例系數(shù)k為______，因此，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為________． 4、 應(yīng)用公式F＝ma進(jìn)行計(jì)算時(shí)，F(xiàn)、m、a的單位必須統(tǒng)一為________________． 思考　F1賽車以其風(fēng)馳電掣的速度給觀眾莫大的精神刺激和美的享受，如圖1所示是F1比賽時(shí)的用車，這種賽車比一般的小汽車質(zhì)量小得多，動(dòng)力大得多．賽車為何設(shè)計(jì)得質(zhì)量小，動(dòng)力大？這對比賽有何益處？ 圖圖1 【要點(diǎn)提升】 一、牛頓第二定律的理解 1、 矢量性．力和加速度都是矢量，物體加速度的方向由物體________________的方向決定．應(yīng)用牛頓第二定律解決問題時(shí)，應(yīng)該規(guī)定正方向，凡是與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值． 2、 瞬時(shí)性．對于質(zhì)量確定的物體，其加速度的大小和方向完全由物體受到的合外力的大小和方向決定．加速度和物體受到的合外力是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，即_______________，______，________________，保持時(shí)刻對應(yīng)的關(guān)系． 3、 獨(dú)立性．物體受到多個(gè)力作用時(shí)，每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)____________，就像其他力不存在一樣，而且每個(gè)力產(chǎn)生的__________也互不影響． 4、 同體性．牛頓第二定律中的質(zhì)量是研究對象的質(zhì)量，它可以是某個(gè)物體的質(zhì)量，也可以是由若干物體構(gòu)成的系統(tǒng)的質(zhì)量；作用力是研究對象所受到的合外力，對于系統(tǒng)而言，不包括系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力；m、F、a必須是對同一________________而言的． 二、牛頓第二定律的應(yīng)用 1．解題步驟 (1)確定研究對象． (2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，作出運(yùn)動(dòng)或受力示意圖． (3)求合力或加速度． (4)據(jù)F合＝ma列方程求解． 2．解題方法 (1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向，加速度的方向就是物體所受合外力的方向．反之，若知道加速度的方向也可應(yīng)用平行四邊形定則求物體所受的合力． (2)正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法求物體的合外力．應(yīng)用牛頓第二定律求加速度時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中常將受到的力分解，且將加速度所在的方向選為坐標(biāo)系的x軸或y軸所在的方向；有時(shí)也可分解加速度，即.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【解法探究】 例1　下列對牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是(　　) A．由F＝ma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，比物體的加速度成反比 B．由m＝可知，物體的質(zhì)量與其所受合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比 C．由a＝可知，物體的加速度與其所受合力成正比，與其質(zhì)量成反比 D．由m＝可知，物質(zhì)的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合力而求出 例2　關(guān)于速度、加速度、合外力的關(guān)系，下列說法中不正確的是(　　) A．不為零的合外力作用于靜止物體的瞬間，物體立刻獲得加速度 B．加速度方向與合外力方向總是一致的，但與速度方向可能相同，也可能不同 C．在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，速度、加速度與合外力方向三者總是一致的 D．合外力變小，物體的速度一定變小 例3　圖2中小球M處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為θ，燒斷BO繩的瞬間，試求小球M的加速度的大小和方向． 圖2 例4　如圖4所示，質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運(yùn)動(dòng)，a與水平方向的夾角為α.求人受到的支持力和摩擦力． 圖3 參考答案 課前自主學(xué)習(xí) 1．正比　反比　相同 2．1 kg　1 m/s2 3．1　F＝ma 4．國際制單位 思考　為了提高賽車的靈活性，根據(jù)牛頓第二定律a＝可知，要使物體有較大的加速度，需減小其質(zhì)量或增大其受到的作用力，賽車就是通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，減小車身質(zhì)量來增大啟動(dòng)、剎車時(shí)的加速度，從而提高其機(jī)動(dòng)靈活性，這樣有利于提高比賽成績． 核心知識探究 一、 [問題情境] 1．內(nèi)容：物體的加速度跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同． 2．比例式：a∝或者F∝ma或者寫成等式F＝kma. 式中a表示物體的加速度，F(xiàn)表示物體所受的力，m表示物體的質(zhì)量，k是比例系數(shù)． 3．式中a、F、m在國際單位制中的單位分別是m/s2、N、kg. 在以上各量都用國際單位制中的單位時(shí)k＝1，那么當(dāng)物體的質(zhì)量是m＝1 kg，在某力的作用下它獲得的加速度是a＝1 m/s2時(shí)，物體所受的力F＝ma＝1 kg1 m/s2＝1 kgm/s2. 4．物體的加速度跟其所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同． 表達(dá)式：a＝或者F合＝ma. [要點(diǎn)提煉] 1．同時(shí)產(chǎn)生　同時(shí)變化　同時(shí)消失 2．所受合外力 3．加速度　加速度 4．研究對象 解題方法探究 例1　CD　[a＝是加速度的決定式，a與F成正比，與m成反比；F＝ma說明力是產(chǎn)生加速度的原因，但不能說F與m成正比，與a成正比；m＝中m與F、a皆無關(guān)．] 例2　D　[由牛頓第二定律知，合外力與加速度有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，A正確；由a與v的關(guān)系知，a與v可能同向，也可能反向，B正確；在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，F(xiàn)與a同向，又a與v也是同向(在勻加速直線運(yùn)動(dòng)中)，故三者同向，C正確；F合變小，a變小，但v不一定變小，例如a、v同向，a變小，v變大，故D項(xiàng)錯(cuò)．] 例3　gtan θ　方向水平向右 解析　燒斷BO繩前，小球受力平衡，受力如圖甲所示，由此求得BO繩的拉力F＝mgtan θ；燒斷BO繩的瞬間，拉力消失，而彈簧還是保持原來的長度，彈力與燒斷前相同．此時(shí)，小球受到的作用力是彈力和重力，如圖乙所示，其合力方向水平向右，與燒斷前BO繩的拉力大小相等，方向相反，即F合＝mgtan θ，由牛頓第二定律得小球的加速度a＝＝gtan θ，方向水平向右． 例4　m(g－asin α)，方向豎直向上　－macos α，方向水平向左