牛顿第二定律及其应用 知识讲解 提高.doc

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1、物理总复习：牛顿第二定律及其应用编稿：李传安审稿：张金虎【考大年夜纲求】1、理解牛顿第二定律，把持处理动力学两大年夜全然征询题的全然方法；2、理解力学单位制；3、把持验证牛顿第二定律的全然方法，把持实验中图像法的处理方法。【知识搜集】牛顿第二定律内容：物体运动的加速率与所受的合外力成反比，与物体的质量成反比，加速率的倾向与合外力一样。处理动力学两大年夜全然征询题1已经清楚受力情况求运动情况。2已经清楚物体的运动情况，求物体的受力情况。运动力加速率是运动跟力之间联系的纽带跟桥梁【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内容：物体运动的加速率与所受的合外力成反比，与物体的质量成反

2、比，加速率的倾向与合外力一样。要点说明：牛顿第二定律的比例式为；表达式为。1N力的物理意思是使质量为m=1kg的物体发生的加速率的力。几多点特点：1瞬时性：牛顿第二定律是力的瞬时感染法那么，力是加速率发生的全然缘故，加速率与力同时存在、同时变卦、同时毁灭。2矢量性：是一个矢量方程，加速率与力F倾向一样。3独破性：物体受到几多个力的感染，一个力发生的加速率只与此力有关，与其他力有关。4同体性：指感染于物体上的力使该物体发生加速率。要点二、力学单位制1、全然物理量与全然单位力学中的全然物理量共有三个，分不是质量、时刻、长度；其单位分不是千克、秒、米；其表示的标志分不是kg、s、m。在物理学中，以质

3、量、长度、时刻、电流、热力学温度、发光强度、物质的量共七个物理量作为全然物理量。以它们的单位千克kg、米m、秒s、安培A、开尔文K、坎德拉cd、摩尔mol为全然单位。2、全然单位的选定原那么1全然单位必须存在较高的精确度，同时存在暂时的动摇性与重复性。2必须称心由最少的全然单位构成最多的导出单位。3必须存在相互的独破性。在力学单位制中拔取米、千克、秒作为全然单位，其缘故在于“米是一个空间不雅念；“千克是一个表述质量的单位；而“秒是一个时刻不雅念。三者各自独破，弗成交换。例、关于力学单位制，以下说法精确的选项是Akg、m/s、N是导出单位Bkg、m、s是全然单位C在国际单位制中，质量的单位可以是

4、kg，也可以是gD只需在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是【答案】BD【分析】所谓导出单位，是使用物理公式跟全然单位推导出来的。力学中的全然单位只需三个，即kg、m、s，其他单位根本上由这三个全然单位衍生推导出来的。如“牛顿N是导出单位，即1N=1kgm/s)，因此题中A项差错，B项精确。在国际单位制中，质量的单位只能是kg，C项差错。在牛顿第二定律的表达式中，k=1只需在所有物理量都采用国际单位制时才能成破，D项精确。要点三、验证牛顿运动定律实验情理：采用把持变量法，在所研究的征询题中，有两个以上的参量在发生拖累变卦时，可以把持某个或某些量动摇，只研究其中两个量之间的变卦关系的方法，这也

5、是物理学中研究征询题经常采用的方法。本实验中，研究的参量有、，在验证牛顿第二定律的实验中，可以把持参量肯定，研究与的关系；把持参量肯定，研究与的关系。要点说明：1、求某点瞬时速率：如图求C点的瞬时速率：按照匀变速直线运动的法那么,某段时刻内的平均速率等于该段时刻中间时刻的瞬时速率。2、求加速率：任意两个连续相当的时刻内的位移之差是一恒量。即：1求图2物体的加速率：只需三段，开门见山求，2求图1物体的加速率：给出了四段，为后两段之跟减去前两段之跟，时刻为,假设纸带给出了六段，为后三段之跟减去前三段之跟，时刻为,打算式中的确是除以了。3、对图像的分析：图2：加速率为零时，横截距力为0.1牛，意思是

6、所加砝码重力小于0.1牛，小车不加速率，只需当所加砝码重力大年夜于等于0.1牛时才开始就做匀加速运动，显然直线只是原点的缘故是不平衡摩擦力或平衡的不足。图1：纵截距表示力为零不加砝码时就有加速率，是什么缘故使小车做加速运动呢，显然直线只是原点的缘故是砝码盘的重力构成的。砝码盘的重力多大年夜呢，横截距是力，交点的确是砝码盘的重力约0.08牛。图3：表示不是匀加速了，加速率变小了，缘故是不称心砝码的质量远小于小车的质量。【模典范题】典范一、力、加速率、速率的关系合外力跟加速率之间的关系是瞬时关系，但速率跟加速率不是瞬时关系。同时要留心是加速仍然加速只取决于加速率与速率的倾向，加速率与速率同向时，速

7、率增加，加速率与速率反向时，速率减小。【高清课堂：牛顿第二定律及其应用2例1】例1、用平行于歪面的力F拉着质量为m的物体以速率在光滑歪面上做匀速直线运动。假设拉力逐渐减小，那么在此过程中，物体的运动可以是A加速率跟速率都逐渐减小B加速率越来越大年夜，速率先变小后变大年夜C加速率越来越大年夜，速率越来越小D加速率跟速率都越来越大年夜【答案】BCD【分析】物体匀速运动，F肯定沿歪面向上，按照牛顿第二定律F逐渐减小，加速率越来越大年夜，沿歪面向下，A错。分析物体的初始条件，有两种情况：1、假设沿歪面向下，、同向，越来越大年夜，越来越大年夜，D精确。2、假设沿歪面向上，沿歪面向下，越来越大年夜，越来越

8、小，C精确。当之后，F减小，越来越大年夜，反向增大年夜，B精确。事前，题目中“在此过程中，即拉力减为零的过程中，以后的运动不是此题讨论的范围了。精确的选项是BCD。【总结升华】D选项比较隐蔽，不克不迭总认为物体肯定沿歪面向上沿拉力倾向匀速运动。当多个物理量发生变卦时，要关注减小的物理量，一旦减为零，就会有一些变卦发生。举一反三【变式】受水平外力F感染的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其图线如以以下图，那么A.在秒内，外力大小不断增大年夜B.在时刻，外力为零C.在秒内，外力大小可以不断减小D.在秒内，外力大小可以先减小后增大年夜【答案】CD【分析】在秒内，物体加速运动，从图像歪率看，这段时刻内的

9、加速率减小，因此，内，F不断减小，A差错；从图像歪率看在时刻，加速率为零，B差错；在秒内加速运动，假设开始时F的倾向与不合，那么，从图像歪率看加速率逐渐增大年夜，因此F不断减小，C精确，当F减小到零，反向之后，当F增大年夜时，角速率逐渐增大年夜，D精确。典范二、牛顿运动定律分析瞬时加速率征询题分析物体在某一时刻的瞬时加速率，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动形状，再由牛顿第二定律求出瞬时加速率。弹性绳或弹簧：其特点是形变量大年夜，形变恢复需要较长时刻，在瞬时征询题中，其弹力的大小屡屡可以看成没来得及发生变卦。素日说轻绳的拉力发生突变，而弹簧的弹力不发生突变。例2、A、B两小球的质量分不为m跟2

10、m，用轻质弹簧相连，并用细绳悬挂起来，如图a所示。1在用火将细线烧断的瞬间，A、B球的加速率各多大年夜？倾向怎么样？2假设A、B球用细线相连，按图b所示方法，用轻质弹簧把A、B球悬挂起来，在用火烧断连接两球的细线瞬间，A、B球的瞬时加速率各多大年夜？倾向怎么样？【答案】1竖直向下，2竖直向上，竖直向下。【分析】1A、B球用轻质弹簧相连，按图a悬挂时，A、B球的受力情况如图a，细线被火烧断的瞬间，A、B球所受重力稳定，弹簧对A、B球的拉力、由于弹簧的形变未变也稳定，变卦的只是细线对A球的拉力F=3mg毁灭，故A、B球的瞬时加速率：，竖直向下2A、B球用细线相连，按图b悬挂时，A、B球的受力情况如

11、图b，连接A、B球的细线被烧断的瞬间，细线感染于A、B球的拉力、突然毁灭，其他力未变。故A、B球的瞬时加速率分不为：，竖直向上，竖直向下。【总结升华】解题时要留心力的瞬时性，加速率与力同时变卦，力变了，加速率就变了。绳的拉力可以突变，而弹簧的弹力不克不迭突变，由于弹簧形变恢复需要较长时刻，因此瞬时弹簧的弹力动摇。举一反三【高清课堂：牛顿第二定律及其应用1例1】【变式】如以以下图，两个质量相当的物体用轻弹簧跟轻绳连接起来，当剪断A绳的瞬间1、2两个物体的加速率分不为_、_；用轻绳连接起来，当剪断A绳的瞬间两个物体的加速率分不为_、_。12A12A【答案】2g竖直向下，0；g向下，g向下。例3、如

12、图甲所示，一质量为m的物零碎于长度分不为、的两根细线上，的一端悬挂在天花板上，与竖直倾向夹角为，水平拉直，物体处于平衡形状。现将线剪断，求剪断瞬时物体的加速率。1下面是某同学对该题的一种解法：解：设线上拉力为，线上拉力为，重力为mg，物体在三力感染下平衡剪断线的瞬间，突然毁灭，物体即在反倾向获得加速率。由于，因此加速率，倾向在反倾向，你认为谁人结果精确吗？请对该解法作出评价并说明因由。2假设将图甲中的细线改为长度一样、质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件动摇，求解的步伐跟结果与1完好一样，即，你认为谁人结果精确吗？请说明因由。【分析】此题要紧调查弹力变卦跟牛顿第二定律的应用。物体的加速率与物

13、体所受的合外力是瞬时对应关系，当剪断的瞬间，揣摸线跟弹簧的弹力是否变卦，从而求解加速率的大小跟倾向。1结果不精确。由于被剪断的瞬间，上张力的大小发生了突变，此瞬间小球受力如图1所示，小球所受合外力按照牛顿第二定律，小球加速率，那么倾向与合外力倾向一样，如图1所示。2结果精确。由于被剪断的瞬间，弹簧的弹力不克不迭发生突变，的大小跟倾向都动摇。如图2所示。典范三、处理动力学的两大年夜全然征询题(1)已经清楚受力情况求运动情况按照牛顿第二定律，已经清楚物体的受力情况，可以求出物体的加速率；再清楚物体的初始条件(即初位置跟初速率)，按照运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速率跟位置，也就求解出物体的

14、运动情况。(2)已经清楚物体的运动情况，求物体的受力情况。按照物体的运动情况，由运动学公式可以求出加速率，再按照牛顿第二定律可判定物体受的合外力，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量。如：动摩擦因数、劲度系数、力的角度等。不论是哪种情况，联系力跟运动的“桥梁是加速率，解题思路可表示如下：受力情况合力运动情况()例4、在一东西向的水平直铁轨上，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大小为a的加速率向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P跟Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速率向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P跟Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的

15、摩擦，每节车厢质量一样，那么这列车厢的节数可认为A.8B.10C.15D.18【答案】BC【分析】由设这列车厢的节数为n，P、Q挂钩东边有m节车厢，每节车厢的质量为m，由牛顿第二定律可知：，解得：，k是正整数，n只能是5的倍数，故B、C精确，A、D差错举一反三【变式】(新课标世界卷)年10月，奥地利极限运发起菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39km的空中后跳下，通过4分20秒到达距空中约1.5km高度处，打开落落伞并成功落地，攻破了跳伞运动的多项世界记录。取重力加速率的大小g=10m/s2。(1)假设忽略气氛阻力，求该运发起从运动开始下落至1.5km高度地点需的时刻及其在此处速率的大小。(2)理

16、论上，物体在气氛中运动时会受到气氛的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=kv2，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及气氛密度有关，已经清楚该运发起在某段时刻内高速下落的v-t图像如以以下图。假设该运发起跟所带装备的总质量m=100kg，试估算该运发起在到达最大年夜速率时所受阻力的阻力系数(结果保管1位有效数字)。【答案】(1)87s8.7102m/s(2)0.008kg/m【分析】(1)设运发起从开始自由下落至1.5km高度处的时刻为t，现在速率大小为v，按照运动学公式有：v=gt且h=3.9104m-1.5103m=3.75104m代入数据解得t=87s，v=

17、8.7102m/s。(2)该运发起在到达最大年夜速率时，加速率为零，那么有：mg=kv2由图像可读出最大年夜速率约为v=360m/s代入数据解得k=0.008kg/m。典范四、处理皮带传动征询题例5、如以以下图，通报带以匀速运动，将质量为m的物体无初速率放在通报带上的A端，物体将被通报带带到B端，已经清楚物体到达B端之前已跟通报带相对运动，已经清楚重力加速率为，物体与通报带间的动摩擦因数为，物体从运动释放到刚相对运动这一过程，求：1、物体受到的摩擦力大小跟倾向2、通报带受到的摩擦力大小跟倾向3、物体加速率的大小跟倾向4、到刚相对运动的时刻5、物体对地的位移6、通报带对地的位移7、物体与通报带的

18、相对位移8、物体在通报带上留下摩擦遗迹的长度9、假设通报带的长度为L，物体匀速运动的时刻10、假设通报带的长度为L，物体从A端运动到B端的总时刻【分析】1、物体相关于通报带向后运动向左，因此物体受到的摩擦力倾向向前向右，为滑动摩擦力，大小：2、通报带受到的摩擦力与物体受到的摩擦力是一对作用劲跟副感染力，大小相当倾向相反，倾向向左。3、物体加速率的倾向与合外力倾向一样，向右，大小：4、到刚相对运动的时刻：与通报带速率相当时相对运动，不再受摩擦力感染，此后做匀速运动5、物体对地的位移：或者：或者按照平均速率求位移：6、通报带对地的位移：通报带做匀速运动可以看出，是物体位移的两倍。由于通报带的速率是

19、物体平均速率的两倍。7、物体与通报带的相对位移：8、物体在通报带上留下摩擦遗迹的长度：物体与通报带的相对位移的长度即为摩擦遗迹的长度9、假设通报带的长度为L，物体匀速运动的时刻：10、假设通报带的长度为L，物体从A端运动到B端的总时刻：【总结升华】此题把皮带传动中的全然征询题罗列在一起，有利于动摇基础知识，也为进一步深入处理较难的皮带传动征询题奠定基础。举一反三【变式】如以以下图，质量为m的物体在水平通报带上由运动释放，通报带由电动机发起，不断保持以速率匀速运动，物体与通报带间的动摩擦因数为，重力加速率为,物体过一会儿能保持与通报带相对运动，关于物体从运动释放到刚相对运动这一过程，以下说法精确

20、的选项是()A物体受到摩擦力倾向向左B通报带受到摩擦力大小为C物体相对空中的位移为D.通报带上留下的摩擦遗迹长度为【答案】BCD典范五、“探究物体的加速率跟力的关系的实验例6、2016世界卷某物理课外小组使用图(a)中的装置探究物体加速率与其所受合外力之间的关系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端结实一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010kg.实验步伐如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(跟钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1，2，3，4，5)个钩码

21、挂在轻绳右端，其他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释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相关于其肇端位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可失落失落呼应的加速率a.(3)对应于差异的n的a值见下表n2时的s-t图像如图(b)所示；由图(b)求出现在小车的加速率(保管2位有效数字)，将结果填入下表(4)使用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a-n图像从图像可以看出：当物体质量肯准时，物体的加速率与其所受的合外力成反比图1(5)使用a-n图像求得小车(空载)的质量为_kg(保管2位有效数字，重力加速率g取9.8m/s2)(6)假设以“保持木板水平来交换步伐(1)，以

22、下说法精确的选项是_(填入精确选项前的标号)Aa-n图线不再是直线Ba-n图线依然直线，但该直线只是原点Ca-n图线依然直线，但该直线的歪率变大年夜【答案】30.404a-n图线如以以下图50.456BC【分析】3物体做匀加速直线运动，对应的s-t图像如图(b)所示，由图(b)可知，当t=2s时，s=0.80m，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须是一条直线如以以下图：5由图(c)可知，当n=4时，加速率为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)假设木板水平时要考

23、虑摩擦力的阻碍，那么有：nm0gmg(5n)m0g(m5m0)a，解得，可见a-n图像依然一条直线，但其歪率要变大年夜，且只是坐标原点故BC精确。应选BC。举一反三【变式】甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律的实验，装置如以以下图。两位同学用砝码盘连同砝码的重力作为小车对象受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的阻碍。他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车可以自由地做_运动。不的，还应称心砝码盘连同砝码的质量m小车的质量M。填“远小于、“远大于或“近似等于接上去，甲同学研究：在保持小车的质量动摇的条件下，其加速率与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力动摇的

24、条件下，小车的加速率与其质量的关系。甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速率a。图2是某次实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尚有4个点未标出，图中数据的单位是cm。012343.868.0512.5917.47图2实验中应用的电源是频率f=50Hz的交变电流。按照以上数据，可以算出小车的加速率m/s2。结果保管三位有效数字乙同学通过给小车增加砝码来修改小车的质量M，失落失落小车的加速率a与质量M的数据，画出a图线后，觉察：当较大年夜时，图线发生迂回。因此，该同学其后又对实验方案停顿了进一步地修正，避免了图线的最后发生迂回的现象。那么，该同学的修正方案可以是A改画a与的关系图线B改画a与的关系图线C改画a与的关系图线D改画a与的关系图线【答案】匀速直线远小于0.343A