- 2021-05-26 发布 |
- 37.5 KB |
- 10页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
【物理】2019届一轮复习人教版牛顿第二定律力学单位制学案
重难点 1 牛顿第二定律 s te ^p ] [ : 中国^ 教育 出版 ] 一、牛顿第二定律 1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的 方向跟作用力的方向相同.[中 国教育出 版 ^ ] 2.表达式 F=ma,其中力 F 为物体受到的合外力,F 的单位用牛顿(N). 二、力的单位[来 源 :中教^ ] 1.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为 N. 2.“牛顿”的定义:使质量为 1 kg 的物体产生 1 m/s2 的加速度的力叫做 1 N,即 1 N =1 kg·m/s2. [知识深化] 牛顿第二定律的四个性质 1.矢量性:合外力的方向决定了加速度的方向,合外力方向改变,加速度方向改变, 加速度方向与合外力方向一致. 2.瞬时性:加速度与合外力是瞬时对应关系,它们同生、同灭、同变化. 3.同体性:a= F m中各物理量均对应同一个研究对象.因此应用牛顿第二定律解题时, 首先要处理好的问题是研究对象的选取. 4.独立性:当物体同时受到几个力作用时,各个力都满足 F=ma,每个力都会产生一 个加速度,这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度,故牛顿第二定律可表示为 Fx=max Fy=may. 【典例精析】 st^ep . com ] 【例 1】(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是 A.由 F=ma 可知,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[来 源: 中^国教育出 版 ] C.加速度的方向总跟合外力的方向一致[ : step. c om] D.当外力停止作用时,加速度随之消失 【典例分析】根据牛顿第二定律分析解答。 【参考答案】CD 【精准解析】虽然 F=ma,但 m 与 a 无关,因 a 是由 m 和 F 共同决定的,即 a∝ F m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 A、 B 错误,C、D 正确. 【例 2】(多选)初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用, 则这个物体运动情况为 A.速度不断增大,但增大得越来越慢 B.加速度不断增大,速度不断减小 C.加速度不断减小,速度不断增大 D.加速度不变,速度先减小后增大 【典例分析】根据牛顿第二定律分析解答。[中国 ^教 育 出 版 ] 【参考答案】AC 【总结提升】 合外力、加速度、速度的关系 1.力与加速度为因果关系:力是因,加速度是果.只要物体所受的合外力不为零,就会产 生加速度.加速度与合外力方向是相同的,大小与合外力成正比. 2.力与速度无因果关系:合外力方向与速度方向可以同向,可以反向,还可以有夹角.合 外力方向与速度方向同向时,物体做加速运动,反向时物体做减速运动. 3.两个加速度公式的区别 a= Δv Δt是加速度的定义式,是比值定义法定义的物理量,a 与 v、Δv、Δt 均无关;a= F m是加 速度的决定式,加速度由其受到的合外力和质量决定. 1.(对牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律,以下说法中正确的是 A.由牛顿第二定律可知,加速度大的物体,所受的合外力一定大 B.牛顿第二定律说明了,质量大的物体,其加速度一定小 C.由 F=ma 可知,物体所受到的合外力与物体的质量成正比 D.对同一物体而言,物体的加速度与物体所受到的合外力成正比,而且在任何情 况下,加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致 【答案】D 2.(合外力、加速度、速度的关系)物体在与其初速度方向相同的合外力作用下运动,取 v0 方向为正时,合外力 F 随时间 t 的变化情况如图 3 所示,则在 0 t1 这段时间内 中国教^育出 版 ] A.物体的加速度先减小后增大,速度也是先减小后增大 B.物体的加速度先增大后减小,速度也是先增大后减小 C.物体的加速度先减小后增大,速度一直在增大 D.物体的加速度先减小后增大,速度一直在减小 【答案】C 【解析】由题图可知,物体所受合力 F 随时间 t 的变化是先减小后增大,根据牛顿第二定律 得:物体的加速度先减小后增大;由于合外力 F 方向与速度方向始终相同,所以物体加速 度方向与速度方向一直相同,所以速度一直在增大,选项 C 正确. 重难点 2 牛顿第二定律的简单应用 [来 ^源 :中 教 ] 1.应用牛顿运动定律的解题步骤 (1)确定研究对象. (2)进行受力分析和运动情况分析,作出受力和运动的示意图. (3)求合力 F 或加速度 a. (4)根据 F=ma 列方程求解. 2.应用牛顿运动定律的解题方法 (1)矢量合成法:若物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求这两个力的合外力, 加速度的方向即是物体所受合外力的方向.[来 源 : step.c^om] (2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合外力.[来 源:中 ^教 ] ①建立坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度), 将物体所受的力正交分解后,列出方程 Fx=ma,Fy=0. ②特殊情况下,若物体的受力都在两个互相垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上, 正交分解加速度 a.根据牛顿第二定律 Fx=max Fy=may列方程求解. 【典例精析】 【例 1】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,小球和车厢相对静止,小球的质量为 1 kg.(g 取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=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大小. 【典例分析】根据牛顿第二定律分析解答。 【参考答案】(1)7.5 m/s2,方向水平向右 车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向 左做匀减速直线运动 (2)12.5 N[中 国教育 出版 ] 【精准解析】解法一(矢量合成法) (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,小球所受合力为 F 合=mgtan 37°. 由牛顿第二定律得小球的加速度为 a= F 合 m =gtan 37°= 3 4g=7.5 m/s2,加速度方向水平向右.车厢的加速度与小球相同,车厢 做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动. (2)由图可知,悬线对球的拉力大小为 FT= mg cos 37°=12.5 N. 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:FTx =ma (2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为 FT= mg cos 37°=12.5 N. 【例 2】如图所示,质量为 4 kg 的物体静止于水平面上.现用大小为 40 N、与水平方向夹 角为 37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g 取 10 m/s2,sin 37°=0.6, cos 37°=0.8). [中国教育出版 ^ ] (1)若水平面光滑,物体的加速度是多大? (2)若物体与水平面间的动摩擦因数为 0.5,物体的加速度大小是多少? step^ ] 【典例分析】将力分解,根据牛顿第二定律分析解答。 【参考答案】(1)8 m/s2 (2)6 m/s2 【精准解析】(1)水平面光滑时,物体的受力情况如图甲所示 由牛顿第二定律:Fcos 37°=ma1① 解得 a1=8 m/s2② (2)水平面不光滑时,物体的受力情况如图乙所示 Fcos 37°-Ff=ma2③ FN′+Fsin 37°=mg④ Ff=μFN′⑤ 由③④⑤得:a2=6 m/s2. 1.(水平面上加速度的求解)如图所示,质量为 1 kg 的物体静止在水平面上,物体与水平 面间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到大小为 20 N、与水平方向成 37°角斜向下的推力 F 作用 时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物体加速度的大小.(g 取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 【答案】5 m/s2 【解析】取物体为研究对象,受力分析如图所示,建立直角坐标系.在水平方向上: Fcos 37°-Ff=ma① 在竖直方向上:FN=mg+Fsin 37°② 又因为:Ff=μFN③ 联立①②③得:a=5 m/s2 2.(斜面上加速度的求解)(1)如图所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑, 倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度 g=10 m/s2.求物体下滑过程的加速度有多大?[w ww. s te p ] step.^ com] (2)若斜面不光滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ= 3 6,物体下滑过程的加速度又是多大? 【答案】(1)5 m/s2 (2)2.5 m/s2 【解析】(1)根据牛顿第二定律得:mgsin θ=ma1 所以 a1=gsin θ=10× 1 2 m/s2=5 m/s2 (2)物体受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律得 mgsin θ-Ff=ma2 FN=mgcos θ Ff=μFN 联立解得:a2=gsin θ-μgcos θ=2.5 m/s2 重难点 3 力 单位制 单位制 1.基本量和基本单位:在物理 中,选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系 推导出其他物理量的单位,这些被选定的物理量叫做基本量,它们的单位叫做基本单位.[中国教育出 版 ] 2.导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,叫做导出单位. 3.单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制. 4.国际单位制 (1)国际单位制中的基本量[来 源:中国教育出^版 ] 国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力 温度(T)、发光 强度(I)、物质的量(n)七个量为基本量. (2)国际单位制中的力 基本单位 长度 l,单位:m;质量 m,单位:kg;时间 t,单位:s.[来^ 源 :中 教 ] 单位制的组成 1. 国际单位制压强:帕斯卡(Pa) 2. 常用单位制压强:千帕(kPa)[ : s^ te p ] [知识深化] 1.单位制可以简化计算过程 计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中,用国际单位制中的基本单位和导出单位 表示,这样就可以省去计算过程中单位的代入,只在数字后面写上相应待求量的单位即可, 从而使计算更简便.[来 源^: 中教 ] 2.推导物理量的单位:根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位. 3.单位制可检查物理量关系式的正误 根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有问题,或者所求结果的单位与采用的单位制 中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的. 【典例精析】 【例 1】(多选)关于国际单位制,下列说法中正确的是 A.在力 单位制中,若采用 cm、g、s 作为基本单位,力的单位是牛(N) B.在力 中,力是基本概念,所以力的单位“牛顿”是力 单位的基本单位 C.各物理量采用国际单位制中的单位,通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制 中的单位[ww w. st^ep . com] D.千克·米/秒 2、焦/米都属于力的国际单位 【典例分析】根据单位制的相关知识解答。 【参考答案】CD 【精准解析】力的单位是由牛顿第二定律导出的,当各量均取国际单位制单位时,由 F= ma 可知力的单位是质量的单位和加速度的单位的乘积,即 N=kg·m/s2.若取厘米、克、秒作 为基本单位,那么根据牛顿第二定律可得:克·厘米/秒 2≠N.A、B 错误,C 正确.由功的计 算公式 W=Fl,得 F= W l.由于功的国际单位是焦,长度的国际单位是米,所以力的国际单位 也可表示为焦/米,D 正确.[www. ^s tep.c o m] 【例 2】一物体在 2 N 的外力作用下,产生 10 cm/s2 的加速度,求该物体的质量.下列几种 不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是 A.m= F a= 2 10 kg=0.2 kg B.m= F a= 2 N 0.1 m/s2=20 kg·m/s2 m/s2 =20 kg[ : ^step .c om] C.m= F a= 2 0.1 kg=20 kg D.m= F a= 2 0.1=20 kg 【典例分析】根据单位制的相关知识解答。 【参考答案】C 【例 3】在解一道计算题时(由字母表达结果的计算题)一个同 解得位移 x= F 2m(t1+t2), 用单位制的方法检查,这个结果 A.可能是正确的 B.一定是错误的 C.如果用国际单位制,结果可能正确[中 国 教 育出版 ] D.用国际单位制,结果错误,如果用其他单位制,结果可能正确 中国教育出^ 版 ] 【典例分析】根据单位制的相关知识解答。 【参考答案】B 【精准解析】可以将右边的力 F、时间 t 和质量 m 的单位代入公式看得到的单位是否和位移 x 的单位一致;还可以根据 F=ma,a= v t,v= x t,将公式的物理量全部换算成基本量的单位, 就容易判断了.在 x= F 2m(t1+t2)式中,左边单位是长度单位,而右边的单位推知是速度单 位,所以结果一定是错误的,单位制选的不同,不会影响结果的准确性,选项 A、C、D 错 误 B 正确.[来 源 ^: 中教 ] 1.(对单位制的理解)(多选)关于力 单位制,下列说法正确的是 A.kg、m/s、N 是导出单位 B.kg、m、s 是基本单位 C.在国际单位制中,质量的单位可以是 kg,也可以是 g D.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是 F=ma 【答案】BD 【解析】所谓导出单位,是利用物理公式和基本单位推导出来的,力 中的基本单位只有三 个,即 kg、m、s,其他单位都是由这三个基本单位推导出来的,如“牛顿”(N)是导出单位, 即 1 N=1 kg·m/s2(F=ma),所以 A 项错误,B 项正确.在国际单位制中,质量的单位只 能是 kg,C 项错误.在牛顿第二定律的表达式中,F=ma(k=1)只有在所有物理量都采用 国际单位制时才能成立,D 项正确. 2.(单位制的应用)雨滴在空气中下落,当速度比较大的时候,它受到的空气阻力与其速 度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即 Ff=kSv2,则比例系数 k 的单位是 A.kg/m4 B.kg/m3 C.kg/m2 D.kg/m 【答案】B 3.(单位制的计算)(多选)在研究匀变速直线运动的实验中,取计数时间间隔为 0.1 s, 测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx=1.2 cm,若还测出小车的质量为 500 g,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 A.a= Δx t2 = 1.2 0.12 m/s2=120 m/s2 B.a= Δx t2 = 1.2×10-2 0.12 m/s2=1.2 m/s2 C.F=ma=500×1.2 N=600 N D.F=ma=0.5×1.2 N=0.6 N 【答案】BD 【解析】选项 A 中Δx=1.2 cm 没变成国际单位,C 项中的小车质量 m=500 g 没变成国际单 位,所以 A、C 均错误,B、D 正确. [来 源: 中^ 教 ]查看更多