高中物理 4.3牛顿第二定律导学案1 新人教版必修1(2021年最新整理)

高中物理4.3牛顿第二定律导学案1 新人教版必修1
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第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律应用 （1)
【学习目标】
1．进一步理解牛顿第二定律
2．熟练运用牛顿第二定律的公式进行计算 【重点、难点】
理解牛顿第二定律瞬时性
预习案
【自主学习】 1．内容：
2．表达式： 3．“六个”性质
4．如图所示，质量为20 kg 的物体,沿水平面向右运动，它与水平面间的动摩擦因数为0。

1， 同时还受到大小为10 N 的水平向右的力的作用（g
取10 m/s 2
),则该物体
（ )
A ．受到的摩擦力大小为20 N ，方向向左
B ．受到的摩擦力大小为20 N ，方向向右
C ．运动的加速度大小为1。

5 m/s 2
,方向向左
D ．运动的加速度大小为0.5 m/s 2
，方向向右 【学始于疑】
同向性 公式F 合＝ma 是矢量式，任一时刻，a 与F 合 瞬时性 同时 ,同时消失，同时变化
因果性 F 合是产生a 的 ，物体具有加速度是因为物体受到了力 同一性
F 合＝ma 中，F 合、m 、a 对应 物体或同一系统，各量使用国际
单位
独立性
①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 ②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的 和
局限性
适用于惯性参考系;只适合于__________的物体，不适合于微观粒子的高速运动
探究案
【合作探究一】同向性的理解
【例1】如图所示,元芳同学站在升降机的地板上,他看到升降机内挂着一个带有重物的弹簧测力计，该重物的质量为5 kg。

电梯静止时，弹簧测力计示数为_________N.如果升降机以1 m/s2竖直向上加速运动时，加速度方向竖直向_____,合力方向竖直向_____,弹力_________重力（填“大于”、“小于”或“等于"）,物体的重力_________（填“变大”、“变小”或“不变”），弹簧将处于_________(填“伸长”、“缩短"或“不变”）状态，弹簧测力计示数为_________N.如果升降机以1 m/s2竖直向上减速运动时，物体的重力_________（填“变大”、“变小"或“不变”），弹簧将处于_________（填“伸长”、“缩短”或“不变"）状态，弹簧测力计示数为_________N。

(g取10 m/s2)
拓展1:如果元芳看到弹簧测力计的示数为60 N，请分析升降机的加速度大小和方向，试判断升降机做什么运动。

弹簧测力计的示数可能为0吗？请说出你的理由。

拓展2：如果元芳的质量为50 kg,电梯静止时,他站在体重计上，体重计示数为50 kg。

升降机运动过程中，某一段时间内元芳同学发现体重计示数如图所示。

在这段时间内，下列说法正确的是( )
A．元芳所受的重力变小了
B．元芳对体重计的压力等于元芳所受的重力
C．升降机一定在竖直向下运动
D．升降机的加速度大小为2m/s2，方向一定竖直向下
归纳总结
【合作探究二】瞬时性的理解
特性模型受外力时
的形变量
力能
否突变
产生拉力
或支持力
质
量
内部弹
力
轻绳微小不计可以只有拉力
没有支持力
不
计
处处相
等
橡皮绳较大不能只有拉力没有支持力
轻弹簧较大不能既可有拉力也可有支持力
轻杆微小不计可以既可有拉力也可有支持力
【例2 2 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°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，取g＝10 m/s2。

当剪断轻绳的瞬间，
求：(1)此时轻弹簧的弹力大小；
(2）小球的加速度大小和方向。

拓展1：若不剪轻绳而是剪断弹簧右端，则剪断的瞬间小球的加速度为多少？
拓展2:如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。

当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为（) A．0 B．错误!g C．g D．错误!g
归纳总结
【合作探究三】因果性的理解
【例3】如图所示,对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用瞬间（)
A．物体立即获得速度
B．物体立即获得加速度
C．物体同时获得速度和加速度
D．由于物体没有来得及运动，所以速度和加速度都为零
拓展1:如图所示其小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，
设小球从静止开始运动。

由此可判定（)
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动再返回不会停止
C．小球始终向前运动
D．小球向前运动一段时间后停止
拓展2：物体受几个力作用处于静止状态，若将其中一个力逐渐减小到0，再逐渐恢复到原值，物体的合力、加速度及速度怎样变化？
【课堂小结】
【思考】
【当堂检测】
1．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（)
A．牛顿第二定律的表达式F＝ma在任何情况下都适用
B．瞬时加速度,只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关
C．在公式F＝ma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的代数和
D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致
2．如图甲所示，在粗糙水平面上,物体A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度-时间图象如图乙所示，下列判断正确的是( ）
A．在0～1 s内，外力F不断增大
B．在1～3 s内，外力F的大小恒定
C．在3~4 s内，外力F不断增大
D．在3～4 s内，外力F的大小恒定
3．如图所示，A、B两物块叠放在一起,当把A、B两物块同时竖直向上抛出时（不计空气阻力),则（)
A．A的加速小于g B．B的加速度小于g
C．A、B的加速度均为g
D．A、B间的弹力不为零
4．在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动,在其前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法正确的是（) A．物块接触弹簧后立即做减速运动
B．物块接触弹簧后先匀加速后匀减速
C．当物块的速度为零时，它受到的合力为零
D．当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度不等于零
5．如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。

现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。

重力加速度大小为g。

则有
（)
A．a1＝0，a2＝g
B．a1＝g，a2＝g
C．a1＝0，a2＝错误!g
D．a1＝g，a2＝错误!g
6．如图所示，两轻质弹簧a、b悬挂一小铁球处于平衡状态，a弹簧与竖直方向成30°角，b 弹簧水平，a、b两弹簧的劲度系数分别为k1、k2,重力加速度为g，则( ) A．a、b两弹簧的伸长量之比为错误!
B．a、b两弹簧的伸长量之比为错误!
速度为g 2
C．若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加
D．若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加速度为错误!g
【课后巩固】
1．下列说法正确的是( )
A．物体所受合力为零时，物体的加速度可以不为零
B．物体所受合力越大，速度越大
C．速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的
D．速度方向可与加速度方向成任何夹角,但加速度方向总是与合力方向相同
2．如图所示，A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛（不计空气阻力).下列说法正确的是（）
A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
3．将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,则物体( ）
A．刚抛出时的速度最大 B．在最高点的加速度为零
C．上升时间大于下落时间
D．上升时的加速度等于下落时的加速度
4．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。

设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中，下列说法正确的是( ）
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
5．如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止.当突然剪断细绳的瞬间，上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向) （)
A．a1＝g a2＝g
B．a1＝－2g a2＝0
C．a1＝2g a2＝0
D．a1＝0 a2＝g
6．如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落.在小球下落的这一全过程中，下列说法正确的是( ）
A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小
D．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先增大后减小
7．如图甲所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直,物体处于平衡状态。

求:（1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度；
（2)若将图甲中的细线L1换成长度相同，质量不计的轻弹簧,如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度。

8．如图所示，一质量为m的物块放在水平地面上.现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距离x后立即撤去F，物块与水平地面间的动摩擦因数为μ，求：(1）撤去F时，物块的速度大小；
(2)撤去F后，物块还能滑行多远.
【答案】
自主学习：1．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。

2．F＝ma 。

3．同向；产生;原因;同一;矢量；宏观低速。

4．A
当堂检测: 1．B 2．B 3．C 4．D
5．C 解析:木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为mg。

木板抽出后瞬间,弹簧弹力保持不变，仍为mg。

由平衡条件和牛顿第二定律可得a1＝0，a2＝错误!g.
6．B 解析:本题可用正交分解法求解。

将弹簧a 的弹力沿水平和竖直方向分解,如图所示。

则0cos30a T mg =，0sin 30a b T T =，结合胡克定律可求得a 、b 两弹簧的伸长量之比为错误!，结合牛顿第二定律求得松脱瞬间
小球的加速度
为3
g ,选项B 正确. 课后巩固：1．D 2．A 3．A 4．C 5．B 6．C 7．（1) a ＝g sin θ，垂直L 1斜向下方 （2) a ＝g tan θ，水平向右
解析 (1)当线L 2被剪断的瞬间,因细线L 2对球的弹力突然消失,而引起L 1上的弹力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L 1的方向斜向下方，为a ＝g sin θ.
(2)当线L 2被剪断时，细线L 2对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化（变化要有一个过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线L 2对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线L 2剪断时的瞬时加速度为a ＝g tan θ，方向水平向右。

8．(1） 错误! (2) （错误!－1)x
解析 （1)设撤去F 时物块的速度大小为v ，根据牛顿第二定律，物块的加速度
a ＝错误!
又由运动学公式v 2
＝2ax ,解得v ＝ 错误!
（2）撤去F 后物块只受摩擦力，做匀减速运动至停止,根据牛顿第二定律，物块的加速度
a ′＝－错误!＝－μg 由运动学公式v ′2－v 2＝2a ′x ′，且v ′＝0解得x ′＝(错误!－1)x。