高一物理必修1《牛顿第二定律》知识点讲解 练习题
实验:用控制变量法研究:a与F的关系,a与m的关系
知识简析一、牛顿第二定律
1.内容:物体的加速度跟物体所受合外力成正比,跟物体的质量成反比;a的方向与F合的方向总是相同。
2.表达式:F=ma或 用动量表述:
揭示了:①力与a的因果关系,力是产生a的原因和改变物体运动状态的原因;
②力与a的定量关系
3、对牛顿第二定律理解:
(1)F=ma中的F为物体所受到的合外力.
(2)F=ma中的m,当对哪个物体受力分析,就是哪个物体的质量,当对一个系统(几个物体组成一个系统)做受力分析时,如果F是系统受到的合外力,则m是系统的合质量.
(3)F=ma中的F与a有瞬时对应关系,F变a则变,F大小变,a则大小变,F方向变a也方向变.
(4)F=ma中的F与a有矢量对应关系,a的方向一定与F的方向相同。
(5)F=ma中,可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度,也可以求某一个方向合外力的加速度.
(6)F=ma中,F的单位是牛顿,m的单位是kg,a的单位是米/秒2.
(7)F=ma的适用范围:宏观、低速
4.理解时应应掌握以下几个特性。
(1)矢量性F=ma是一个矢量方程,公式不但表示了大小关系,还表示了方向关系。
(2)瞬时性a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变,a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系。
(3)独立性(力的独立作用原理)F合产生a合;Fx合产生ax合;Fy合产生ay合
当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就象其它力不存在一样,这个性质叫力的独立作用原理。因此物体受到几个力作用,就产生几个加速度,物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。
(4)同体性F=ma中F、m、a各量必须对应同一个物体
(5)局限性适用于惯性参考系(即所选参照物必须是静止或匀速直线运动的,一般取地面为参考系);
只适用于宏观、低速运动情况,不适用于微观、高速情况。
牛顿运动定律的应用
1.应用牛顿运动定律解题的一般步骤:
(1)选取研究对象
(2)分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况
(3)建立直角坐标:其中之一坐标轴沿的方向然后各力沿两轴方向正交分解
(4)列出运动学方程或第二定律方程F合=a合;Fx合=ax合;Fy合=ay合
用a这个物理量把运动特点和受力特点联系起来
(5)在求解的过程中,注意解题过程和最后结果的检验,必要时对结果进行讨论.
2.物理解题的一般步骤:
(1)审题:解题的关键,明确己知和侍求,特别是语言文字中隐着的条件(如:光滑、匀速、恰好追上、距离最大、共同速度等),看懂文句、及题述的物理现象、状态、过程。
(2)选取研究对象:可以是单个物体,也可以是几个物体组成的系统。(用整体法或隔离法);寻找所研究物理状态和过程。
(3)分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况、做功情况及能量的转化情况,画出受力或运动草图。
(4)依对象所处状态或过程中的运动、受力、做功等特点;选择适当的物理规律。(牛二、及运动学公式;动量定理及动量守恒定律;动能定理及机械能守恒定律)在运用规律前:设出题中没有的物理量,建立坐标系,规定正方向等。
(5)确定所选规律运动用何种形式建立方程(有时要运用到几何关系式)
(6)确定不同状态、过程下所选的规律,及它们之间的联系,统一写出方程,并给予序号标明。
(7)统一单位制,求解方程(组)代入数据求解结果。
(8)检验结果,必要时要进行分析讨论,最后结果是矢量的还要说明其方向。
3.力、加速度、速度的关系
(1)F合的方向决定了a的方向。F合与a的大小关系是F=ma,不论速度是大、还是小、或为零,都有a。
只有F合=0加速度才能为零,一般情况下,合力与速度无必然的联系。
(2)合力与加速度同向时,物体加速。反向时,减速。
(3)力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,产生a的原因。
即:力 加速度 速度变化(运动状态变化)
(4)某时刻的受力决定了某时刻的a,加速度大小决定了单位时间内速度变化量的大小,与速度大小无必然联系。
(5)a的定义式和决定式的区别
定义式a= 定义为速度的变化量与所用时间的比值;决定式 说明了a与所受的F合和m有关。
4.动力学的两大基本问题求解:受力情况 运动情况联系力和运动的桥梁是a
关键:分析清楚受力情况和运动情况。弄清题给物理情境,a是动力学和运动学公式的桥梁
受力情况 牛顿第二定律 a 运动学公式 运动情况
5.连接体处理方法:
连接体:由两个或几个物体组成的物体系统,称连接体。特点:各个物体具有共同的加速度。
隔离体:把其中某个物体隔离出来,称为隔离体。
整体法:连接体各物体具有共同的加速度,求整体的加速度可把连接体视为一个整体。
隔离法:求连接体间的相互作用力,必须隔离出其中一个物体,对其用牛顿第二定律,此法称为隔离法。
注意辩明:每个隔离体运动方向及加速度方向。
两方法一般都以地面作为参考系,单用隔离法一般都能解决问题,但有时交叉使用,可使解题简捷方便。
高一物理《牛顿第二定律》练习题
一、选择题
1.关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是[]
A.物体运动的速率不变,其运动状态就不变
B.物体运动的加速度不变,其运动状态就不变
C.物体运动状态的改变包括两种情况:一是由静止到运动,二是由运动到静止
D.物体的运动速度不变,我们就说它的运动状态不变
2.关于运动和力,正确的说法是[]
A.物体速度为零时,合外力一定为零
B.物体作曲线运动,合外力一定是变力
C.物体作直线运动,合外力一定是恒力
D.物体作匀速运动,合外力一定为零
3.在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作[]
A.匀减速运动
B.匀加速运动
C.速度逐渐减小的变加速运动
D.速度逐渐增大的变加速运动
4.在牛顿第二定律公式F=km·a中,比例常数k的数值:[]
A.在任何情况下都等于1
B.k值是由质量、加速度和力的大小决定的
C.k值是由质量、加速度和力的单位决定的
D.在国际单位制中,k的数值一定等于1
5.如图1所示,一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态的下列几种描述中,正确的是[]
A.接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大,速度越来越小,最后等于零
B.接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零
C.接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
D.接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
6.在水平地面上放有一三角形滑块,滑块斜面上有另一小滑块正沿斜面加速下滑,若三角形滑块始终保持静止,如图2所示.则地面对三角形滑块[]
A.有摩擦力作用,方向向右
B.有摩擦力作用,方向向左
C.没有摩擦力作用
D.条件不足,无法判断
7.设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动情况是[]
A.先加速后减速,最后静止
B.先加速后匀速
C.先加速后减速直至匀速
D.加速度逐渐减小到零
8.放在光滑水平面上的物体,在水平拉力F的作用下以加速度a运动,现将拉力F改为2F(仍然水平方向),物体运动的加速度大小变为a′.则[]
A.a′=a
B.a<a′<2a
C.a′=2a
D.a′>2a
9.一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又马上使其恢复到原值(方向不变),则 []
A.物体始终向西运动
B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小
D.物体的速度先增大后减小
二、填空题
10.如图3所示,质量相同的A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动.两球间是一个轻质弹簧,如果突然剪断悬线,则在剪断悬线瞬间A球加速度为____;B球加速度为________.
11.如图4所示,放在斜面上的长木板B的上表面是光滑的,给B一个沿斜面向下的初速度v0,B沿斜面匀速下滑.在B下滑的过程中,在B的上端轻轻地放上物体A,若两物体的质量均为m,斜面倾角为θ,则B的加速度大小为____,方向为_____;当A的速度为 (设该时A没有脱离B,B也没有到达斜面底端),B的速度为______.
三、计算题
12.一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?
13.地面上放一木箱,质量为40kg,用100N的力与水平成37°角推木箱,如图5所示,恰好使木箱匀速前进.若用此力与水平成37°角向斜上方拉木箱,木箱的加速度多大?(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
牛顿第二定律练习题答案
一、选择题
1.D2.D3.C4.D5.BD
6.B7.BD8.D9.AC
二、填空题
10.2g(方向向下),0
11.gsinθ,沿斜面向上。0
三、计算题
12.10m/s213.0.56m/s2
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