环球雅思中小学-2014届高三高考物理精细化复习讲义：牛顿第二定律 - - 力学单位制

高三物理一轮精细化复习讲义 环球雅思中小学

第二节 牛顿第二定律 力学单位制

一、牛顿第二定律

(1)内容：物体的加速度与所受合外力成正比，跟物体的质量成反比 . (2)表达式： F＝ma .

(3)力的单位：当质量m的单位是kg、加速度a的单位是m/s2时，力F的单位就是N，即1 kg?m/s2＝1 N.

(4)物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系，且这种关系是瞬时的.

(5)适用范围：

①牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系). ②牛顿第二定律只适用于 宏观 物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.

●牛顿第二定律的理解

牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系.联系物体的受力情况和运动情况的桥梁是加速度.可以从以下角度进一步理解牛顿第二定律. 因果关系 力是产生加速度的原因，力是因，加速度是果.只能描述为物体运动的加速度与物体所受的外力成正比，反之不行 F、a、m三者都针对同一个物体，其中F是该物体所受的合外力，m是该物体的质量，a是在F作用下该物体的加速度 F与a是瞬时对应的，它们同时存在，同时变化，同时消失.物体在每一时刻瞬时性 的瞬时加速度是跟那一时刻所受的合外力成正比的，恒力产生恒定的加速度，变力产生变化的加速度，某一方向上合外力不为零，就在这一方向上产生加速度 同向性 F与a的方向永远是一致的，也就是说合外力的方向决定了物体加速度的方向，加速度的方向反映了物体所受合外力的方向 作用于物体上的每一个力各自独立产生加速度也遵从牛顿第二定律，与其他力无关.物体实际的加速度则是每个力单独作用时产生的加速度的矢量和 惯性参考系，宏观低速运动的物体 同体性 独立性 适用范围 ●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 。

（2）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。

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。

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(5) a的定义式和决定式的区别

F合?v 定义式a=定义为速度的变化量与所用时间的比值； 决定式a?说明了a与所

tm受的F合和m有关。

二、单位制

(1)单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制.

①基本单位：基本物理量的单位.力学中的基本物理量有三个，它们是长度、质量、时间；它们的国际单位分别是米、千克、秒 .

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. (2)国际单位制中的基本物理量和基本单位 国际单位制的基本单位 物理量名称 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度 物理量符号 l m t I T n I 单位名称 米 千克 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉] 单位符号 m kg s A K mol cd

三、动力学的两大基本问题

（1）已知受力情况求运动情况 根据牛顿第二定律，已知物体的受力情况，可以求出物体的加速度;再知道物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求解了物体的运动情况.

注意:物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始条件共同决定的. （2）已知物体的运动情况，求物体的受力情况. 根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出加速度，再根据牛顿第二定律可确定物体所受的合外力，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量.如:动摩擦因数、劲度系数等.

说明:无论是哪种情况，联系力和运动的“桥梁”是加速度，解题思路可表示如下:

(3)应用牛顿运动定律解题的一般步骤：

(1)选取研究对象

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(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=ma合；Fx合=max合 ； Fy合=may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. 【复习巩固题】 1、（2002年上海）一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确是（ ）

A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B．探测器加速运动时，竖直向下喷气

C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D．探测器匀速运动时，不需要喷气 2、（2004年全国卷1）如图所示为一光滑竖直圆槽，AP、BP、CP为通过最低点P与水平面分别成30°、45°、60°角的三个光滑斜面，与圆相交于A、B、C点.若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间为t1，t2，t3，则 （ ） A.t1＜t2＜t3 B.t1＞t2＞t3 B.C.t1=t2=t3 D.t1=t2＜t3 3、（2008年·全国I）如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（ ） A．向右做加速运动 B．向右做减速运动 C．向左做加速运动 D．向左做减速运动

右 左 4、（2009·安徽）为了节约能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是（ ） A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态

C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 5、2011北京第18题）.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为 （ ） A．g B．2g C．3g D．4g

6、(2011年新课标理综).如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中

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正确的是（ ） 7、（洛阳市大练习）某大型游乐场内的新型滑梯可以等效为如图所示的物理模型，一个小朋友在AB段的动摩擦因数μ1＜tan θ，BC段的动摩擦因数μ2＞tan θ，他从A点开始下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态．则该小朋友从斜面顶端A点滑到底端C点的过程中（ ） A．地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左，后水平向右 B．地面对滑梯始终无摩擦力作用

C．地面对滑梯的支持力的大小始终等于小朋友和滑梯的总重力的大小

D．地面对滑梯的支持力的大小先大于、后小于小朋友和滑梯的总重力的大小 8、(2012·浙江高考)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜hA后速度减小为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减小为零。“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受到浮力和水的阻力。已知“鱼”在水中所受浮力是其

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重力的倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度。

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假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：

(1)“A鱼”入水瞬间的速度vA1；

(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA；

(3)“A鱼”和“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fA∶fB。

9、杂技中的”顶竿”由两个演员共同表演，站在地面上的演员肩部顶住一根长竹竿，另一演员爬至竹竿顶端完成各种动作后下滑．若竹竿上演员自竿顶由静止开始下滑，滑到竹竿底部时速度正好为零．已知竹竿底部与下面顶竿人肩部之间有一传感器，传感器显示竿上演员自竿顶滑下过程中顶竿人肩部的受力情况如图所示．竹竿上演员质量为m1＝40 kg，竹竿质量m2＝10 kg，g＝10 m/s2.

(1)求竹竿上的人下滑过程中的最大速度v1； (2)请估测竹竿的长度h.

10、如图所示，光滑水平面上静止放着长L＝1 m、质量为M＝3 kg的木板，一个质量为m＝1 kg的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数μ＝0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F.(g取10 m/s2)

(1)为使小物体不从木板上掉下，F不能超过多少？

(2)如果拉力F＝10 N恒定不变，求小物体所能获得的最大速率？

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