专题4.3 牛顿第二定律-2020届高中物理同步讲义 人教版(必修1)
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1、第四章 牛顿运动定律一、牛顿第二定律1内容:物体加速度的大小跟 成正比,跟物体的 成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2关系式:F= ma,式中F为物体所受的 ,k是比例系数。3对牛顿第一定律的理解(1)瞬时性:根据牛顿第二定律,对于质量确定的物体而言,其加速度的大小和方向完全由物体受到的合力的大小和方向所决定。加速度和物体所受的合力是瞬时对应关系,即同时产生、同时变化、同时消失,保持 关系。(2)矢量性:F=ma是一个矢量式,力和加速度都是矢量,物体的加速度的方向由物体所受 的方向决定。已知F合的方向,可推知a的方向,反之亦然。学科&网(3)同体性:a=中各量都是属于同一物体的,即研究对
2、象的统一性。(4)独立性:F产生的a是物体的合加速度,x方向的合力产生x方向的加速度,y方向的合力产生y方向的加速度,牛顿第二定律的分量式为 。二、力的单位1在国际单位制中力的单位是牛顿,符号为 ,它是根据牛顿第二定律定义的: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 。2比例系数k的意义(1)在F=kma中,k的选取有一定的任意性。(2)在国际单位制中k=1,牛顿第二定律的数学表达式为: ,式中F、m、a的单位分别为N,kg,m/s2。作用力 质量 合外力 一一对应 合力 Fx=max,Fy=mayN 1 N=kg m/s2 F=ma一、牛顿第二定律的理解 【例题1】
3、一质点受多个力的作用,处于静止状态。现使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中,其他力保持不变,则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是Aa和v都始终增大Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小,v始终增大Da和v都先减小后增大参考答案:C二、力与运动的关系(1)力是产生加速度的原因。(2)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律。(3)速度的改变需经历一定的时间,不能突变;有力就一定有加速度,但有力不一定有速度。【例题2】如图所示,在水平向右做匀加速直线运动的平板车上有一圆柱体,其质量为m且与竖直挡板及斜面间均无摩擦。当车的加速度a突然增大
4、时,斜面对圆柱体的弹力F1和挡板对圆柱体的弹力F2的变化情况是(斜面倾角为)AF1增大,F2不变 BF1增大,F2增大CF1不变,F2增大 DF1不变,F2减小参考答案:C三、牛顿第二定律的瞬时性(1)刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间。(2)弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变。学科%网【例题3】(2018吉林省长春外国语学校高二下学期期末考试)如图所示,质量为m的球与弹簧和水平细线相连,、的另一端分别固定于
5、P、Q。球静止时,中拉力大小为T1,中拉力大小为T2。当仅剪断、中的一根的瞬间,球的加速度a应是A若剪断,则a=g,竖直向下B若剪断,则,方向水平向左C若剪断,则,方向沿的延长线D若剪断,则a=g,竖直向上参考答案:A名师点睛:根据剪断,球绕Q做圆周运动,对径向合外力做向心力求得绳子拉力,即可求得合外力,进而求得加速度;根据剪断,弹簧形变不能瞬变,故弹簧弹力不变求得合外力,进而求得加速度。1(2018云南省昭通市五校高三下学期联考测试卷)由牛顿第二定律表达式F=ma可知A质量m与合外力F成正比,与加速度a成反比B合外力F与质量m和加速度a都成正比C物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致
6、D物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比,跟它的质量m成反比2下列说法中正确的是A物体的速度越大,表明物体受到的合外力越大B物体的速度变化越大,表明物体受到的合外力越大C物体的速度变化越快,表明物体受到的合外力越大D由牛顿第二定律可得m=,所以物体的质量跟它受的合外力成正比,跟加速度成反比3(2018广东省惠州市高一上学期期末考试)牛顿运动定律适用于A一切运动的物体B宏观物体远小于光速的运动C微观粒子稍小于光速的运动D宏观物体稍小于光速的运动4(2018湖北荆州市高三第一次质量检查)从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是,我们用很小的力推很重的桌子时,却推不动,这是因为
7、A牛顿第二定律不适用于很重的物体B桌子加速度很小,肉眼观察不到C推力太小,速度增量也很小,眼睛观察不到D桌子所受合力为零,没有加速度5关于力和物体运动的关系,下列说法正确的是A一个物体受到的合外力越大,它的速度就越大B一个物体受到的合外力越大,它的速度的变化量就越大C一个物体受到的合外力越大,它的速度的变化就越快D一定质量的物体受到的合外力越大,它的加速度就越大6如图所示,两个质量相同的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如果它们分别受到水平推力F1、F2,且F1F2,则A施于B的作用力的大小为AF1 BF2C(F1F2)/2 D(F1+F2)/27(2018河北省大名县第一中学高三(普通
8、班)上学期第一次月考)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则A质点单位时间内速率的变化量总是不变B质点速度的方向总是与该恒力的方向垂直C质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D质点速度的方向总是与该恒力的方向相同8在光滑水平面上,一个质量为m的物体受到一个与水平面成角的拉力F的作用,以加速度a做匀加速运动若将此力大小改为2F、方向不变,物体仍能在水平面上做匀加速运动,加速度为a。则Aa=2a Baa2a9(2018江苏省苏州新区一中高一下学期期末复习)如图,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧和相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点
9、整个系统处于静止状态。现将细线剪断,将物块a的加速度的大小记为,和相对于原长的伸长分别记为和,重力加速度大小为。在剪断的瞬间ABCD10如图所示,小车上固定着一硬杆,杆的端点固定着一个质量为m的小球。当小车水平向右加速且加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化(用至表示变化)可能是下图中的(OO沿杆方向)11如图所示,质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为1 kg的物体B用细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现将细线剪断,则剪断后瞬间,下列结果正确的是(g取)AA加速度的大小为零BB加速度的大小为C弹簧的弹力大小为40 NDA、B间相互作用力的大小为8 N12质量为m的木块
10、置于粗糙的水平面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a。当拉力方向不变,大小变为2F,木块的加速度为a,则Aa2a Ba=aCaa Da=2a13(2018江西省高安中学高一(实验班)下学期期末考试)如图所示,质量分别为m、2m的物块a、b用轻质弹簧相连,直立放在水平木板c上,系统处于静止状态。该弹簧处于原长时,相邻两匝之间紧密接触,只能伸长不能压缩。现让木板c以(g为重力加速度)的加速度向下做加速运动,在木板c刚向下运动的瞬间Aa的加速度为0 Bb的加速度为gC弹簧上的弹力为0 D弹簧上的弹力为mg14物体A、B、C均静止在同一水平面上,它们的质量分别为mA、mB、mC,与水平面的动
11、摩擦因数分别为A、B、C,用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C,所得加速度a与拉力F的关系如图所示,A、B两直线平行,则以下关系正确的是AmAmBmC BmA=mBmC CA=B=C DAB=C15如图所示,位于水平地面上的质量为m的物体,在大小为F,与水平方向成角的拉力作用下沿水平地面做匀加速运动,则下列说法正确的是A如果地面光滑,物体的加速度为B如果地面光滑,物体的加速度为C如果物体与地面间的动摩擦因数为,则物体的加速度为D如果物体与地面间的动摩擦因数为,则物体的加速度为16质量为m的物块在倾角为的粗糙斜面上匀加速下滑。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,则物块的加速度大小将A变大 B
12、变小C不变 D以上情况都有可能17(2018湖北省荆州市沙市中学高一(上)期末考试)质量分别为2 kg和3 kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连,如图所示,今用大小为作用在A上使AB相对静止一起向前匀加速运动,则下列说法正确的是A弹簧的弹力大小等于8B弹簧的弹力大小等于12C突然撤去F瞬间,A的加速度大小为0D突然撤去F瞬间,B的加速度大小为4 18如图所示,在质量为mB=30 kg的车厢B内紧靠右壁,放一质量mA=20 kg的小物体A(可视为质点),对车厢B施加一水平向右的恒力F,且F=120 N,使之从静止开始运动。测得车厢B在最初t=2.0 s内移动s=5.0 m,且这段时间
13、内小物块未与车厢壁发生过碰撞。车厢与地面间的摩擦忽略不计A车厢B在2.0 s内的加速度为2.5 m/s2BA在2.0 s末的速度大小是4.5 m/sC2.0 s内A在B上滑动的距离是0.5 mDA的加速度大小为2.5 m/s219(2018云南省曲靖市沾益区第四中学高一上学期期末考试)如图所示,当小车向右加速运动时,物块M相对于车厢静止于竖直车厢壁上,当车的加速度增大时,则AM受摩擦力增大B物块M对车厢壁的压力增大CM受静摩擦力不变D物块M相对于车厢壁上滑20如图所示,自由落体的小球从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短过程中,小球速度、合力、加速度的变化情况正确的是A小球一接触弹簧就做减速运动B
14、小球一直做匀加速运动C合力先变小,后变大D加速度先变大,后边小21(2018云南省昭通市永善一中高一上学期期末考试)如图所示,沿平直轨道运动的车厢中的光滑水平地板上,用弹簧拴着一个小球,弹簧处于自然状态。当旅客看到弹簧的长度变短时,对火车运动状态判断可能正确的是A火车在向右运动,速度在增加中B火车在向右运动,速度在减小中C火车在向左运动,速度在增加中D火车在向左运动,速度在减小中22一斜面放在水平地面上,倾角为为=45,一个质量为m=0.2 kg的小球用细绳吊在斜面顶端,如图所示。斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计斜面与水平面的摩擦。下列说法中正确的是A当斜面以向左的加速度a=5m
15、/s2运动时,斜面对小球的弹力为零B斜面向右的加速度超过a=10 m/s2时,球与斜面脱离C无论斜面做什么运动,绳子拉力的竖直分力一定等于球的重力D无论斜面做什么运动,绳子拉力与斜面弹力的合力一定竖直向上23(2018河南省滑县高二下学期期末考试)如图所示,光滑水平桌面上,有物块A、B用轻弹簧相连,两物块质量相等,即,在水平拉力和的作用下一起运动,已知,不计弹簧质量,则以下说法中正确的有A撤去瞬间,B的加速度一定变大B弹簧突然从P点断裂的瞬间,B的加速度小于C撤去后,弹簧将伸长D撤去后,弹簧将缩短24如图所示,A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30的光滑斜面上。A、B两小球的
16、质量分别为mA、mB,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为A都等于B和0C和0D0和25如图所示,吊篮A、物体B、物体C的质量相等,弹簧质量不计,B和C分别固定在弹簧两端,放在吊篮的水平底板上静止不动。将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间A吊篮A的加速度大小为3g/2 B物体C的加速度大小为0C物体C的加速度大小为2g DA、B、C的加速度大小都等于g26放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。重力加速度g=10 m/s2。求:(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小;(2)物块在36 s中
17、的加速度大小;(3)物块与地面间的动摩擦因数。27一横截面为直角三角形的木块按如图所示方式放置,质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30的直角边上,物体C放在倾角为60的直角边上,B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接,A、C的质量比为,整个装置处于静止状态。已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧弹力大小为mg,C与斜面间无摩擦,则A物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B物体A所受摩擦力大小为,物体B不受摩擦力作用C弹簧处于拉伸状态,A、B两物体所受摩擦力大小均为,方向均沿斜面向下D剪断弹簧瞬间,物体A一定加速下滑28我国航天员要在
18、天空l号航天器实验舱的桌面上测量物体的质量,采用的方法如下:质量为m1的标准物A的前后连接有质量均为m2的两个力传感器。待测质量的物体B连接在后传感器上。在某一外力作用下整体在桌面上运动,如图所示。稳定后标准物A前后两个传感器的读数分别为F1、F2,由此可知待测物体B的质量为A BC D29(2018江西省吉安县第三中学高一月考)如图所示,两个质量分别为m1、m2的物块A和B通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送带上,水平轻绳一端连接A,另一端固定在墙上,A、B与传送带间的动摩擦因数均为。传送带沿顺时针方向转动,系统达到稳定后,突然剪断轻绳的瞬间,设A、B的加速度大小分别为aA和aB(弹簧在弹
19、性限度内,重力加速度为g),则ABCD30如图所示,表面光滑的斜面体固定在匀速上升的升降机上,质量相等的A、B两物体用一轻质弹簧连接着,B的上端用一平行斜面的细线拴接在斜面上的固定装置上,斜面的倾角为,当升降机突然处于完全失重状态时,则此瞬时A、B两物体的瞬时加速度大小分别为(重力加速度为g)A、 B、C、0 D、31在动摩擦因数的水平面上有一个质量为的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示。此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取。则A小球的加速度为B小球的加速度为C小球的加速度为D小球向左做匀加速运动32如图所示,物块m
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