牛顿第二定律及其应用-知识讲解-提高.doc

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1、 物理总温习：牛顿第二定律及其运用编稿：李传安 审稿：张金虎【考年夜 纲求】1、了解牛顿第二定律，控制 处置能源 学两年夜 全然 咨询 题的全然 办法；2、了解力学单元 制；3、控制 验证牛顿第二定律的全然 办法，控制 试验 中图像法的处置办法。【常识 收集 】牛顿第二定律内容：物体活动 的减速度 与所受的合外力成正比，与物体的品质 成正比，减速度 的偏向 与合外力一样。处置能源 学两年夜 全然 咨询 题1曾经明白受力状况求活动 状况。2曾经明白物体的活动 状况，求物体的受力状况。 运能源 减速度 是活动 跟 力之间联络的纽带跟 桥梁【考点梳理】要点一、牛顿第二定律1、牛顿第二定律牛顿第二定律

2、内容：物体活动 的减速度 与所受的合外力成正比，与物体的品质 成正比，减速度 的偏向 与合外力一样。要点解释 ：牛顿第二定律的比例式为；表白 式为。1 N力的物理意思 是使品质 为m=1kg的物体发生的减速度 的力。多少 点特征 ：1刹时 性：牛顿第二定律是力的刹时 感化 法则 ，力是减速度 发生的全然 缘故，减速度 与力同时存在、同时变更 、同时消灭 。2矢量性： 是一个矢量方程，减速度 与力F偏向 一样。3独破 性：物体遭到多少 个力的感化 ，一个力发生的减速度 只与此力有关，与其余 力有关。4同体性：指感化 于物体上的力使该物体发生减速度 。要点二、力学单元 制1、全然 物理量与全然 单

3、元 力学中的全然 物理量共有三个，分不是品质 、时辰 、长度；其单元 分不是千克、秒、米；其表现 的标记 分不是kg、s、m。在物理学中，以品质 、长度、时辰 、电流、热力学温度、发光强度、物资 的量共七个物理量作为全然 物理量。以它们的单元 千克kg、米m、秒s、安培A、开尔文K、坎德拉cd、摩尔mol为全然 单元 。2、 全然 单元 的选定原那么1全然 单元 必需存在 较高的准确度，同时存在 临时的波动性与反复性。2必需满意 由起码 的全然 单元 形成 最多的导出单元 。3必需存在 互相的独破 性。在力学单元 制当选 取米、千克、秒作为全然 单元 ，其缘故在于“米是一个空间观点 ；“千克是

4、一个表述品质 的单元 ；而“秒是一个时辰 观点 。三者各自独破 ，弗成 替换 。例、对于 力学单元 制，以下说法准确 的选项是 Akg、m/s、N是导出单元 Bkg、m、s是全然 单元 C在国际单元 制中，品质 的单元 能够 是kg，也能够 是g D只要在国际单元 制中，牛顿第二定律的表白 式才是 【谜底 】BD【剖析 】所谓导出单元 ，是应用物理公式跟 全然 单元 推导出来的。力学中的全然 单元 只要三个，即kg、m、s，其余 单元 基本上 由这三个全然 单元 衍生推导出来的。如“牛顿N是导出单元 ，即1 N=1 kgm/s)，因而 题中A项过错 ，B项准确 。在国际单元 制中，品质 的单元

5、 只能是kg，C项过错 。在牛顿第二定律的表白 式中，k=1只要在一切物理量都采纳国际单元 制时才干成破 ，D项准确 。要点三、验证牛顿活动 定律试验 道理 ：采纳操纵变量法，在所研讨的咨询 题中，有两个以上的参量在发作连累 变更 时，能够 操纵某个或某些量稳定 ，只研讨此中 两个量之间的变更 关联 的办法，这也是物理学中研讨咨询 题常常采纳的办法。本试验 中，研讨的参量有、，在验证牛顿第二定律的试验 中，能够 操纵参量必定 ，研讨与的关联 ；操纵参量必定 ，研讨与的关联 。要点解释 ：1、求某点刹时 速度 ：如图求C点的刹时 速度 ：依照匀变速直线活动 的法则 ,某段时辰 内的均匀速度 即是

6、 该段时辰 两头时辰的刹时 速度 。2、求减速度 ：恣意两个延续相称 的时辰 内的位移之差是一恒量。即：1求图2物体的减速度 ：只要三段，直截了当 求，2求图1物体的减速度 ：给出了四段，为后两段之跟 减去前两段之跟 ，时辰 为, 假如纸带给出了六段，为后三段之跟 减去前三段之跟 ，时辰 为,盘算 式中确实是除以了。3、对图像的剖析： 图2：减速度 为零时，横截距力为0.1牛，意思是所加砝码重力小于0.1牛，小车不 减速度 ，只要当所加砝码重力年夜 于即是 0.1牛时才开场就做匀减速活动 ，显然直线不 过原点的缘故是不 均衡摩擦力或均衡的不敷 。图1：纵截距表现 力为零不 加砝码时就有减速度

7、，是什么缘故使小车做减速活动 呢，显然直线不 过原点的缘故是砝码盘的重力形成的。砝码盘的重力多年夜 呢，横截距是力，交点确实是砝码盘的重力约0.08牛。 图3：表现 不是匀减速了，减速度 变小了，缘故是不 满意 砝码的品质 远小于小车的品质 。【典范 例题】范例 一、力、减速度 、速度 的关联 合外力跟 减速度 之间的关联 是刹时 关联 ，但速度 跟 减速度 不是刹时 关联 。同时要留意是减速依然 减速只取决于减速度 与速度 的偏向 ，减速度 与速度 同向时，速度 添加，减速度 与速度 反向时，速度 减小。【高清讲堂 ：牛顿第二定律及其运用2例1】例1、用平行于歪 面的力F拉着品质 为m的物体

8、以速度 在润滑歪 面上做匀速直线活动 。假定拉力逐步减小，那么在此进程中，物体的活动 能够是 A减速度 跟 速度 都逐步减小B减速度 越来越年夜 ，速度 先变小后变年夜 C减速度 越来越年夜 ，速度 越来越小D减速度 跟 速度 都越来越年夜 【谜底 】BCD【剖析 】物体匀速活动 ，F必定 沿歪 面向上，依照牛顿第二定律 F逐步减小，减速度 越来越年夜 ，沿歪 面向下，A错。剖析物体的初始前提 ，有两种状况： 1、假定沿歪 面向下，、同向，越来越年夜 ，越来越年夜 ，D准确 。 2、假定沿歪 面向上，沿歪 面向下，越来越年夜 ，越来越小，C准确 。 当之后，F减小，越来越年夜 ，反向增年夜 ，

9、B准确 。 事先，标题中“在此进程中，即拉力减为零的进程中，当前的活动 不是此题探讨 的范畴 了。准确 的选项是BCD。【总结升华】D选项比拟荫蔽，不克不及 总以为物体必定 沿歪 面向上沿拉力偏向 匀速活动 。当多个物理量发作变更 时，要存眷 减小的物理量，一旦减为零，就会有一些变更 发作。触类旁通【变式】受程度外力F感化 的物体，在毛糙 程度面上作直线活动 ，其图线如下列图，那么 A.在秒内，外力巨细 不时增年夜 B.在时辰，外力为零C.在秒内，外力巨细 能够不时减小D.在秒内，外力巨细 能够先减小后增年夜 【谜底 】 CD【剖析 】在秒内，物体减速活动 ，从图像歪 率看，这段时辰 内的减速

10、度 减小，因而 ，内，F不时减小，A过错 ；从图像歪 率看在时辰，减速度 为零，B过错 ；在秒内减速活动 ，假定开场时F的偏向 与分歧，那么，从图像歪 率看减速度 逐步增年夜 ，因而F不时减小，C准确 ，当F减小到零，反向之后，当F增年夜 时，角速度 逐步增年夜 ，D准确 。范例 二、牛顿活动 定律剖析刹时 减速度 咨询 题剖析物体在某一时辰的刹时 减速度 ，要害 是剖析刹时 前后的受力状况及活动 形态，再由牛顿第二定律求出刹时 减速度 。弹性绳或弹簧：其特色 是形变量年夜 ，形变规复 需求较长时辰 ，在刹时 咨询 题中，其弹力的巨细 每每 能够 当作 没来得及发作变更 。平日 说轻绳的拉力发

11、作渐变，而弹簧的弹力不发作渐变。 例2、A、B两小球的品质 分不为m跟 2m，用轻质弹簧相连，并用细绳吊挂 起来，如图 a所示。1在用火将细线烧断的霎时，A、B球的减速度 各多年夜 ？偏向 怎样 ？2假定A、B球用细线相连，按图 b所示办法，用轻质弹簧把A、B球吊挂 起来，在用火烧断衔接两球的细线霎时，A、B球的刹时 减速度 各多年夜 ？偏向 怎样 ？【谜底 】1 竖直向下，2 竖直向上， 竖直向下。【剖析 】1A、B球用轻质弹簧相连，按图a吊挂 时，A、B球的受力状况如图 a，细线被火烧断的霎时，A、B球所受重力不 变，弹簧对A、B球的拉力、因为 弹簧的形变未变也不 变，变更 的只是细线对A

12、球的拉力F=3mg消灭 ，故A、B球的刹时 减速度 ：，竖直向下 2A、B球用细线相连，按图b吊挂 时，A、B球的受力状况如图b，衔接A、B球的细线被烧断的霎时，细线感化 于A、B球的拉力、忽然 消灭 ，其余 力未变。故A、B球的刹时 减速度 分不为：，竖直向上 ，竖直向下。【总结升华】解题时要留意力的刹时 性，减速度 与力同时变更 ，力变了，减速度 就变了。绳的拉力能够 渐变，而弹簧的弹力不克不及 渐变，因为 弹簧形变规复 需求较长时辰 ，因而 刹时 弹簧的弹力稳定 。触类旁通【高清讲堂 ：牛顿第二定律及其运用1例1】【变式】如下列图，两个品质 相称 的物体用轻弹簧跟 轻绳衔接起来，当剪断A

13、绳的霎时1、2两个物体的减速度 分不为_、_；用轻绳衔接起来，当剪断A绳的霎时两个物体的减速度 分不为 _、_。12A12A 【谜底 】 2g竖直向下，0；g向下，g向下。 例3、如图甲所示，一品质 为m的物系统 于长度分不为、的两根细线上，的一端吊挂 在天花板上，与竖直偏向 夹角为， 程度拉直，物体处于均衡形态。现将线剪断，求剪断刹时 物体的减速度 。1上面是某同窗对该题的一种解法：解：设线上拉力为， 线上拉力为，重力为mg，物体在三力感化 下均衡 剪断线的霎时， 忽然 消灭 ，物体即在反偏向 取得减速度 。因为 ，因而 减速度 ，偏向 在反偏向 ，你以为那个 后果准确 吗？请对该解法作出评

14、估 并阐明来由 。2假定将图甲中的细线改为长度一样、品质 不计的轻弹簧，如图乙所示，其余 前提 稳定 ，求解的步调 跟 后果与1完整 一样，即，你以为那个 后果准确 吗？请阐明来由 。【剖析 】此题要紧考察弹力变更 跟 牛顿第二定律的运用。物体的减速度 与物体所受的合外力是刹时 对应关联 ，当剪断的霎时，推断 线跟 弹簧的弹力能否变更 ，从而求解减速度 的巨细 跟 偏向 。1后果不准确 。因为 被剪断的霎时，上张力的巨细 发作了渐变，此霎时小球受力如图1所示，小球所受合外力依照牛顿第二定律，小球减速度 ，那么 偏向 与合外力偏向 一样，如图1所示。2后果准确 。因为 被剪断的霎时，弹簧的弹力不

15、克不及 发作渐变，的巨细 跟 偏向 都稳定 。如图2所示。范例 三、处置能源 学的两年夜 全然 咨询 题(1)曾经明白受力状况求活动 状况 依照牛顿第二定律，曾经明白物体的受力状况，能够 求出物体的减速度 ；再明白物体的初始前提 ( 即初地位跟 初速度 )，依照活动 学公式，就能够 求出物体在任一时辰的速度 跟 地位，也就求解出物体的活动 状况。 (2)曾经明白物体的活动 状况，求物体的受力状况。 依照物体的活动 状况，由活动 学公式能够 求出减速度 ，再依照牛顿第二定律可断定 物体受的合外力，从而求出未知的力，或与力相干 的某些物理量。如：动摩擦因数、劲度系数、力的角度等。 不管是哪种状况，

16、联络力跟 活动 的“桥梁是减速度 ，解题思绪可表现 如下： 受力状况协力 活动 状况()例4、在一货色 向的程度直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一巨细 为a的减速度 向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P跟 Q间的拉力巨细 为F；当机车在西边拉着这列车厢一巨细 为a的减速度 向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P跟 Q间的拉力巨细 仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢品质 一样，那么这列车厢的节数能够为A. 8 B. 10 C. 15 D. 18【谜底 】BC【剖析 】由设这列车厢的节数为n，P、Q挂钩东边有m节车厢，每节车厢的品质 为m，由牛顿第二定律可知：

17、，解得：，k是正整数，n只能是5的倍数，故B、C准确 ，A、D过错 触类旁通【变式】( 新课标天下 卷)年10月，奥天时极限运发动菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39km的空中后跳下，经过4分20秒抵达距空中约1.5km高度处，翻开落落伞并胜利 落地，攻破 了跳伞活动 的多项天下 记录 。取重力减速度 的巨细 g=10m/s2。(1)假定疏忽氛围 阻力，求该运发动从活动 开场着落 至1.5km高度地方 需的时辰 及其在此处速度 的巨细 。(2)实践上，物体在氛围 中活动 时会遭到氛围 的阻力，高速活动 时所碰壁 力的巨细 可近似表现 为f = kv2，此中 v为速度 ，k为阻力系数，其数值与物体

18、的外形、横截面积及氛围 密度有关，曾经明白该运发动在某段时辰 内高速着落 的v-t图像如下列图。假定该运发动跟 所带配备的总品质 m=100kg，试预算该运发动在抵达最年夜 速度 时所碰壁 力的阻力系数(后果保存1位无效数字)。【谜底 】 (1)87s8.7102m/s(2)0.008 kg/m【剖析 】(1)设运发动从开场自在着落 至1.5km高度处的时辰 为t，如今速度 巨细 为v，依照活动 学公式有：v = gt且h=3.9104m-1.5103m=3.75104m代入数据解得 t= 87s，v = 8.7102m/s。(2)该运发动在抵达最年夜 速度 时，减速度 为零，那么有：mg =

19、 kv2由图像可读出最年夜 速度 约为v = 360m/s代入数据解得k = 0.008kg/m。范例 四、处置皮带传动咨询 题例5、如下列图，传递 带以匀速活动 ，将品质 为m的物体无初速度 放在传递 带上的A端，物体将被传递 带带到B端，曾经明白物体抵达B端之前已跟 传递 带绝对活动 ，曾经明白重力减速度 为，物体与传递 带间的动摩擦因数为，物体从活动 开释 到刚绝对活动 这一进程，求：1、物体遭到的摩擦力巨细 跟 偏向 2、传递 带遭到的摩擦力巨细 跟 偏向 3、物体减速度 的巨细 跟 偏向 4、到刚绝对活动 的时辰 5、物体对地的位移6、传递 带对地的位移7、物体与传递 带的绝对位移8

20、、物体在传递 带上留下摩擦陈迹 的长度9、假如传递 带的长度为L，物体匀速活动 的时辰 10、假如传递 带的长度为L，物体从A端活动 到B真个 总时辰 【剖析 】 1、物体相对于 传递 带向后活动 向左，因而 物体遭到的摩擦力偏向 向前向右，为滑动摩擦力，巨细 ：2、传递 带遭到的摩擦力与物体遭到的摩擦力是一对作使劲 跟 副感化 力，巨细 相称 偏向 相反，偏向 向左。3、物体减速度 的偏向 与合外力偏向 一样，向右，巨细 ： 4、到刚绝对活动 的时辰 ：与传递 带速度 相称 时绝对活动 ，不再受摩擦力感化 ，尔后做匀速活动 5、物体对地的位移：或许： 或许依照均匀速度 求位移： 6、传递 带

21、对地的位移：传递 带做匀速活动 能够 看出，是物体位移的两倍。因为 传递 带的速度 是物体均匀速度 的两倍。7、物体与传递 带的绝对位移： 8、物体在传递 带上留下摩擦陈迹 的长度： 物体与传递 带的绝对位移的长度即为摩擦陈迹 的长度 9、假如传递 带的长度为L，物体匀速活动 的时辰 ：10、假如传递 带的长度为L，物体从A端活动 到B真个 总时辰 ： 【总结升华】此题把皮带传动中的全然 咨询 题列举 在一同，有利于稳固根底常识 ，也为进一步深化处置较难的皮带传动咨询 题奠基 根底。触类旁通【变式】如下列图，品质 为m的物体在程度传递 带上由活动 开释 ，传递 带由电念头 动员 ，一直坚持以速

22、度 匀速活动 ，物体与传递 带间的动摩擦因数为 ，重力减速度 为,物体过一会儿能坚持与传递 带绝对活动 ，对于 物体从活动 开释 到刚绝对活动 这一进程，以下说法准确 的选项是 ( ) A物体遭到摩擦力偏向 向左 B传递 带遭到摩擦力巨细 为 C物体绝对空中的位移为 D.传递 带上留下的摩擦陈迹 长度为【谜底 】 BCD范例 五、“探求物体的减速度 跟力的关联 的试验 例6、2016 天下 卷 某物理课外小组应用图(a)中的安装探求物体减速度 与其所受合外力之间的关联 图中，置于试验 台上的长木板程度放置，其右端牢固 一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可吊挂 钩码本试

23、验 中可用的钩码共有N5个，每个品质 均为0.010 kg.试验 步调 如下：(1)将5个钩码全体 放入小车中，在长木板左下方垫上恰当 厚度的小物块，使小车(跟 钩码)能够 在木板上匀速下滑 (2)将n(顺次取n1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余 Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行开释 小车，同时用传感器记载小车在时辰t相对于 其肇端 地位的位移s，绘制s- t图像，经数据处置后可掉 掉响应 的减速度 a.(3)对应于差别 的n的a值见下表n2时的s- t图像如图(b)所示；由图(b)求出如今小车的减速度 (保存2位无效数字)，将后果填入下表(4)应用表中的数据在

24、图(c)中补齐数据点，并作出a-n图像从图像能够 看出：当物体品质 必定 时，物体的减速度 与其所受的合外力成正比图1(5)应用a-n图像求得小车(空载)的品质 为_ kg(保存2位无效数字，重力减速度 g取9.8 m/s2)(6)假定以“坚持木板程度来替换 步调 (1)，以下说法准确 的选项是 _(填入准确 选项前的标号)Aa-n图线不再是直线Ba-n图线还是 直线，但该直线只是原点Ca-n图线还是 直线，但该直线的歪 率变年夜 【谜底 】 30.404a-n图线如下列图50.45 6BC【剖析 】3物体做匀减速直线活动 ，对应的s-t图像如图(b)所示，由图(b)可知，当t=2s时，s=0

25、. 80m，那么由代入数据解得a0.40m/s2. 4由题意在图(c)中作出2，0.40点，描点法作图所得的必需是一条直线如下列图：5由图(c)可知，当n=4时，减速度 为0.78m/s2，由牛顿第二定律可知： 40.019.8=(m+50.01) 0.78解得：m=0.45kg(6)假定木板程度时要思索摩擦力的妨碍 ，那么有：nm0gmg(5n)m0g(m5m0)a，解得，可见a-n图像还是 一条直线，但其歪 率要变年夜 ，且只是坐标原点故BC准确 。应选BC。触类旁通【变式】甲乙两个同窗独特 做“验证牛顿第二定律的试验 ，安装如下列图。两位同窗用砝码盘连同砝码的重力作为小车对象遭到的合外力

26、，需求均衡桌面的摩擦力对小车活动 的妨碍 。他们将长木板的一端恰当 垫高，在不挂砝码盘的状况下，小车能够 自在地做_活动 。别的 ，还应满意 砝码盘连同砝码的品质 m 小车的品质 M。填“远小于、“弘远 于或“近似即是 接上去，甲同窗研讨：在坚持小车的品质 稳定 的前提 下，其减速度 与其遭到的牵引力的关联 ；乙同窗研讨：在坚持遭到的牵引力稳定 的前提 下，小车的减速度 与其品质 的关联 。甲同窗经过对小车所牵引纸带的丈量 ，就能得出小车的减速度 a。图2是某次试验 所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间另有 4个点未标出，图中数据的单元 是cm。012343.868.0512.5917.47图2试验 中运用的电源是频率f=50Hz的交变电流。依照以上数据，能够 算出小车的减速度 m/s2。后果保存三位无效数字 乙同窗经过给小车添加砝码来改动小车的品质 M，掉 掉小车的减速度 a与品质 M的数据，画出a 图线后，发觉 ：当较年夜 时，图线发作曲折 。因而，该同窗厥后 又对试验 计划 进展了进一步地修改 ，防止了图线的末了 发作曲折 的景象。那么，该同窗的修改 计划 能够是A改画a与的关联 图线 B改画a与的关联 图线C改画 a与的关联 图线 D改画a与的关联 图线【谜底 】匀速直线 远小于 0.343 A