1、第一单元 牛顿运动规律第2课时 牛顿第二定律 单位制,必修1 第三章力与运动,基础回顾,考点一 牛顿第二定律,1牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟物体所受的外力的合力成_，跟物体的质量成_，加速度的方向跟合外力的方向_2牛顿第二定律的数学表达式F合_.3物理意义：牛顿第二定律揭示了物体的_跟物体_及物体本身质量的关系4牛顿定律的适用范围：只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；只适用于解决_物体的_运动问题，不能用来处理_物体的_运动问题,答案：1正比反比相同2ma3加速度所受的力4宏观低速微观高速,要点深化,1牛顿第二定律的几个性质(1)因果统一性：引起物体运动状态变化的外因是
2、物体受到的合外力，这里强调三个字：“受、合、外”，即物体受力是合力并且是外力；物体的加速度是合外力对物体所产生的效果，即加速度是结果，合外力是原因；物体的质量是决定其加速度的内因，质量越大，惯性越大，运动状态的改变越困难(2)瞬时性：牛顿第二定律对运动物体在运动过程中的任何一个时刻都成立当合外力的大小和方向发生变化时，物体的加速度的大小和方向也同时发生相应的变化若合外力为零，加速度也立即为零；,合外力为恒力，物体就做匀变速运动加速度时刻随着合外力的变化而变化，加速度的改变不需要时间的积累(3)矢量性：牛顿第二定律是矢量表达式，加速度是矢量，其方向始终与物体受到的合外力的方向一致，与速度的方向没
3、有直接关系，加速度的方向与速度变化的方向相同，但由合外力的方向决定(4)独立性：如果几个力同时作用于一个物体，则物体所产生的加速度等于每个力单独作用时产生的加速度的矢量和；如果将一个力分解成几个不同方向的分力，则每个分力使物体产生的加速度等于实际加速度在各个分力方向上的加速度分量,例如，常常把在斜面上做变速运动的物体所受的合外力分解为平行斜面方向与垂直于斜面方向上，再在这两个方向上分别应用牛顿第二定律列方程，其效果与求一加速度时相当，且求解更为简便2对Fma的说明(1)牛顿第二定律公式可写成Fma或a ，但前者较易操作，因为能把物体所受的力集中处理好注意列式时等号右边只列ma，不要夹杂着某个作
4、用力在加或减(2)由Fma可知，只要作用在物体上的合外力不为零，物体就产生加速度，速度就要变化，但物体产生的加速度与原来的速度无关(3)当a0时，F0.故力的平衡问题是牛顿第二定律的特例，并不是牛顿第一定律的特例,基础回顾,考点二 力学单位制,在力学中，选用_、_、_三个最基本物理量的单位作为基本单位(对应的单位是_、_、_)，选定基本单位后，由物理公式推导出的单位叫_，基本单位和导出单位一起组成_1基本单位：所选定的_物理量的单位2导出单位：根据物理_中其他物理量和基本物理量的关系，推导出的物理量的单位3力的国际单位是_(简称_，符号_),答案：长度质量时间米千克秒导出单位物理单位制1基本
5、2公式 3牛顿牛N,要点深化,1国际单位制(1)从根本上说，所有的物理量都是由基本物理量构成的在力学范畴内，所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量组成的，因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，其法文简称为SI.(2)以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位.,(3)物理公式不仅决定了物理量之间的关系，也决定了物理量单位间的关系，推导物理量的单位要借助物理公式，依据单位是否正确可以判断物理公式是否正确2力的国际单位力的国际单位是牛顿(简称牛
6、，符号N)牛顿(N)为导出单位，“1 N”的物理意义是：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的作用力为1 N，即1 N1 kgm/s2.,题型一 已知受力情况求运动情况,根据牛顿第二定律，已知物体的受力情况，可以求出物体运动的加速度；再根据物体的初始条件(初位置和初速度)，应用运动学公式，求出物体的运动情况，即求出物体在任意时刻的速度、位置，也就是求出了物体的运动情况可用程序图表示如下：,风洞实验室中可产生水平向左、大小可调节的风力现将一套有一小球的细直杆放入风洞实验室小球孔径略大于细杆直径，小球与杆间的滑动摩擦因数0.5，如下图所示保持小球所受风力F0.5mg不变，使杆与水平方向间
7、夹角为37并固定，则小球从静止开始在细杆上滑下距离2.4m所需时间为多少？(g取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),解析：设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为Ff，对这些力进行正交分解，如图所示在x轴上，由牛顿第二定律，有：mgsin Fcos Ffma在y轴上，由平衡条件，有：,FNFsin mgcos 0又FfFN解上述三式得：a7.5 m/s2 又由运动学公式sat2，由以上各式解得小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为t0.8 s 答案：0.8 s,题型训练,1如图所示，质量m4.0 kg的物体与地面间的动摩擦因数为0.50.物体在与地面成37的恒力F54.5
8、 N作用下，由静止开始运动，t10.20 s撤去F，则再经过多长时间物体停下来？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),解析：物体受到恒力F作用时受力如右图所示，设物体此时加速度为a1，对这些力进行正交分解，根据牛顿运动定律有：NFsin mg0 Fcos fma1又因为fN 联立解得：a110 m/s2由vat，得va1t12.0 m/s,撤去F后物体的受力如右图所示，设物体此时加速度为a2，物体停下来经过时间为t2，根据牛顿运动定律有：fma2Nmg0又因为fN联立解得：a25.0 m/s2由0vat，得t2 0.4 s.答案：0.4 s,题型二 已知运动情况求受力情
9、况,根据物体的运动情况，应用运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求出物体所受的合外力，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、劲度系数等可用程序图表示如下：,如图所示，电梯与水平面夹角为30，电梯从初速度为零开始加速启动，当速度达到1 m/s时，一个质量为50 kg的人踏上第一级(不计这一级的宽度)，然后跟电梯一起加速向上运动，到达电梯终点时已经过4 s，电梯的终点离地面高度为10 m求这个过程中人对梯面压力和人与梯面间的静摩擦力(g10 m/s2),解析：以人为研究对象，人运动的初速度为v01 m/s，位移为sh/sin 3020 m，时间为t4 s.根据运动学公式：sv
10、0t at2代入数据解得：a2 m/s2对人进行受力分析，人受重力mg、竖直向上的支持力FN、水平向右的静摩擦力F(摩擦力方向一定与接触面平行)，为了便于研究，取水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系(如左下图)此时只需分解加速度，其中axacos 30，ayasin 30 (如右下图),根据牛顿第二定律有X方向：Fmaxmacos 30Y方向：FNmgmaymasin 30由式解得：F87 N 由式解得：FN550 N,根据牛顿第三定律可知，人对梯面压力等于550 N，方向竖直向下而人与梯面间的静摩擦力等于87 N，方向水平向右答案：人对梯面压力等于550 N，方向竖直向
11、下；人与梯面间的静摩擦力等于87 N，方向水平向右,题型训练,2用一根绳子提一只质量为50.0 kg的桶假定当绳子的张力等于或小于525 N时，这根绳子不会断裂已知开始时这只桶是静止的，被提至3.0 m时它的运动速度是3.0 m/s.如果加速度固定不变，那么这根绳子是否有断裂的危险？,解析：作出示意图，分析作用在桶上的力；建立一个坐标系，假定坐标轴的正方向向上；作出包含v和a的运动图，如下图所示根据运动学公式：v22as 代入数据解得a1.5 m/s2根据牛顿第二定律有：FTmgma代入数据解得：FT570 N,根据牛顿第三定律可知桶作用于绳子上的力也等于570 N，因此超过了绳子所能承受的最
12、大张力，所以这根绳子有断裂的危险答案：这根绳子有断裂的危险,题型三 牛顿运动定律在传送带问题中的应用,传送带在自动输送各种粮食起很大作用，如图所示而该模型可分为以下三类：(1)水平传送带当传送带水平运动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化摩擦力的突变，常常导致物体的受力情况和运动性质的突变静摩擦力到达最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(摩擦力为零或为静摩擦力)(2)倾斜传送带,当传送带倾斜运动时，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数和传送带倾斜
13、角度的关系，从而正确判断物体的速度和传送带速度相等时物体运动的性质(3)组合传送带组合传送带是水平传送带和倾斜传送带连接在一起传送物体,如图所示，传送带与地面的倾角37，从A到B的长度为16 m，传送带以v010 m/s的速度逆时针转动在传送带上端无初速的放一个质量为m0.5 kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？(sin370.6，cos370.8，g10 m/s2),解析：物体放在传送带上后，开始阶段，传送带的速度大于物体的速度，传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力，物体由静止开始加速下滑，受力分析如图(a)所示；当物体加速至与传送带速度相等时，
14、由于tan ，物体在重力作用下将继续加速，此后物体的速度大于传送带的速度，传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力，但合力沿传送带向下，物体继续加速下滑，受力分析如图(b)所示综上可知，滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变”,开始阶段由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma1所以：a1gsin gcos 10 m/s2物体加速至与传送带速度相等时需要的时间t1v/a11 s发生的位移：s a1t125 m16 m物体加速到10 m/s 时仍未到达B点第二阶段，有：mgsin mgcos ma2 所以：a22 m/s2设第二阶段物体滑动到B 的时间为t2 则：,LABsvt2 a2
15、t22解得：t21 s，t211 s(舍去)故物体经历的总时间tt1t 2 2 s.答案：2 s,点评：从上述例题可以总结出，皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变，不论是其大小的突变，还是其方向的突变，都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻,题型训练,3如图所示为一平直传送带，A、B两处间的距离为L，传送带的运动速度恒为v.有一工件轻轻从A处放上传送带，已知工件与传送带间的动摩擦因数为和当地的重力加速度为g，且认为传送带的形状及速率不受影响求传送带将该工件由A处送到B处可能的时间间隔t及相应的条件(即题中给出量之间应满足的关系),解析：该工件放上传送带，受到水平向右的摩擦力fmg；由牛顿第二定
16、律，可得： af/mg；该工件加速到v所需时间：tv/av/g；此过程中，工件运动的位移：x at2v2/2g若v2/2gL，则工件一直匀加速直到B，可得： at2L，得t 若v2/2gL，则工件先匀加速至速度v后做匀速运动直到B，故tt .答案：若v2/2gL，则t ；若v2/2gL，则t .,警示 不能明确研究对象而出错,如图甲所示表示了举重运动的“抓举”技术动作：提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个步骤其中的几个状态现只研究从发力到支撑这个过程，杠铃被举起的实际高度h10.48 m已知运动员的质量为M65 kg，所举杠铃的质量m120 kg.运动员从发力到支撑历时t0.6 s为简
17、便起见，可以认为在该过程中运动员作用于杠铃上的竖直向上的作用力与时间的关系如图乙所示，在该过程中杠铃的速度与时间的关系如图丙所示(空气阻力不计，g取10 m/s2)，求出Ft图象中的F0的值,错解：以运动员作为研究对象，则运动过程看作是先向下做匀加速运动，再向上做匀加速运动由此说明本题无解解析：前面一段话给同学很多的干扰，造成对象选择错误而不能做出正确的解答要以杠铃为研究对象，在该过程中它先向上做匀加速运动，后做竖直上抛运动,设杠铃在该过程中的最大速度为vm，有h1 t，得：vm 1.6 m/s.上抛运动时间应为t2 0.16 s，加速运动的时间t1tt20.44 s设加速运动的加速度为a，则vmat1，得：a 3.64 m/s；又由牛顿第二定律有F0mgma，所以F0mgma1636.8 N.答案：1636.8 N,祝,您,学业有成,
