
[学习目标] 1.知道牛顿第二定律的内容及表达式的确切含义(重点)。2.知道国际单位制中力的单位。3.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题(难点)。
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,跟它的质量成,加速度的方向跟作用力的方向。
2.表达式:F=,式中F指的是物体所受的。
3.力的单位
(1)力的国际单位:牛顿,简称,符号为。
(2)“牛顿”的定义:使质量为的物体产生的加速度的力叫作1 N,即1 N=。
(3)在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的单位取N时,F=kma中的k=,此时牛顿第二定律可表示为F=。
1.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,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它。这跟牛顿第二定律矛盾吗?应该怎样解释这个现象?
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2.下列是甲、乙两同学对加速度的认识,甲说:“由a=
可知物体的加速度a与Δv成正比,与Δt成反比。”乙说:“由a=
知物体的加速度a与F成正比,与m成反比。”你认为哪一种说法是正确的?
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(1)公式F=kma中,各物理量的单位都为国际单位时,k=1。()
(2)质量大的物体,其加速度一定小。()
(3)物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定,与物体的速度大小无关。()
(4)物体的加速度的方向不仅与它所受合力的方向有关,且与速度方向有关。()
(5)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致。()
(6)一旦物体所受合力为零,则物体的加速度和速度立即变为零。()
例1(多选)(2024·河南省高一月考)一架无人机在竖直平面内沿倾斜的虚线做变速直线运动,如图所示,将无人机的重力记为G,除重力外的其他外力的合力记为F,加速度记为a。则下列关于无人机在此过程中受力分析及加速度方向的示意图可能正确的是( )
牛顿第二定律的矢量性
F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定,且总与合力的方向相同。
二、牛顿第二定律的简单应用
牛顿第二定律是联系物体受力情况与物体运动情况的桥梁。根据牛顿第二定律,可由物体所受各力的合力,求出物体的加速度;也可由物体的加速度,求出物体所受各力的合力。
例2 平直路面上质量为30 kg的手推车,在受到60 N的水平推力时做加速度为1.5 m/s2的匀加速直线运动。如果撤去推力,车的加速度大小是多少?方向如何?
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牛顿第二定律的因果性和瞬时性
1.因果性:力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度。
2.瞬时性:加速度与合力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失。
例3(2024·内蒙古高一期末)如图所示,质量为m的人站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上,随扶梯一起斜向上做匀减速直线运动,加速度大小为a,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.人未受到摩擦力作用
B.踏板对人的支持力大小FN=mg-masin θ
C.踏板对人的作用力方向竖直向上
D.踏板对人的摩擦力大小Ff=masin θ
牛顿第二定律的独立性
作用在同一个物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和。
例4 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的夹角θ=37°,小球和车厢相对静止,小球的质量为1 kg(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)。求:
(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;
(2)悬线对小球的拉力大小。
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例5 一个质量为20 kg的物体,从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下,物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,斜面的倾角为37°(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。
(1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度;
(2)给物体一个初速度,使之沿斜面上滑,求上滑过程的加速度。
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