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1、第7講牛頓第二定律 和力學(xué)單位制,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),牛頓第二定律 核心知識整合 1.內(nèi)容:物體加速度跟所受合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向與合力方向相同。表達(dá)式為。 2.適用范圍:(1)只適用于慣性參考系。 (2)只適用于、(遠(yuǎn)小于光速)的情況。 3.牛頓第二定律“五性”,F合=ma,宏觀物體 低速運(yùn)動,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一牛頓第二定律 【例1】 如下圖所示,有兩只質(zhì)量相等的有蓬小船,用繩子連接(繩子質(zhì)量忽略不計),其中一只船內(nèi)有人在拉繩子,如果水的阻力不計,下列判斷中正確的是() A.繩子兩端的拉力不等,跟有人的船連接的一
2、端拉力大 B.根據(jù)兩船運(yùn)動的快慢,運(yùn)動快的船里肯定有人,因?yàn)槭撬昧?船才運(yùn)動的 C.運(yùn)動慢的船里肯定有人,因?yàn)槔K子對兩條船的拉力是相等的,但有人的船連同人的總質(zhì)量大,所以加速度小 D.繩子對兩條船的拉力大小關(guān)系無法判斷,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【例2】 一個物體受到三個共點(diǎn)的恒力作用,三個恒力的大小分別是2 N、4 N、7 N。能夠正確描述物體可能的運(yùn)動情況的圖象是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),易錯警示根據(jù)任意兩個力的合力與第三個力大小是否能相等,判斷物體能否保持平衡狀態(tài),再由牛頓第二定律分析其運(yùn)動情況,從而得到運(yùn)動圖象。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二牛頓第二定律瞬時性
3、 【例3】 (多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球被一根橡皮筋A(yù)C和一根繩BC系住,當(dāng)小球靜止時,橡皮筋處在水平方向上。下列判斷中正確的是() A.在AC被突然剪斷的瞬間,BC對小球的拉力不變 B.在AC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為gsin C.在BC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為 D.在BC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為gsin ,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【例4】 (多選)如圖,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連,通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O。整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將細(xì)線剪斷,將物塊a的加速度的大小記為a1,S1和S2
4、相對于原長的伸長量分別記為l1和l2,重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間 () A.a1=3gB.a1=0 C.l1=2l2D.l1=l2,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),方法技巧加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失,具體可簡化為以下兩種模型:,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)三變加速直線運(yùn)動 【例5】 如圖所示,在多數(shù)情況下,跳傘運(yùn)動員跳傘后最初一段時間內(nèi)降落傘不張開。經(jīng)過一段時間后,降落傘張開,運(yùn)動員做減速運(yùn)動。假若降落傘受到阻力與速度大小成正比,即Ff=kv,降落傘張開前所受的阻力忽略不計。已知跳傘運(yùn)動員和降落傘總質(zhì)量為m。則下列說法中正確的是 () A.降
5、落傘張開以后,運(yùn)動員運(yùn)動過程中加速度一直在增大 B.降落傘剛張開時,運(yùn)動員處于超重狀態(tài) C.若運(yùn)動員質(zhì)量m增加一倍,則最后勻速運(yùn)動時重力做功的功率也增加一倍 D.運(yùn)動員運(yùn)動過程中機(jī)械能始終減小,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),易錯警示根據(jù)題意可知降落傘打開后開始做減速運(yùn)動,所以空氣阻力大于重力,隨著速度的減小,合力也在減小,所以人做加速度減小的減速運(yùn)動,當(dāng)加速度等于零時,降落傘開始勻速運(yùn)動。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【例6】 甲、乙兩球質(zhì)量分別為m1、m2,從同一地點(diǎn)(足夠高)處同時由靜止釋放。兩球下落過程所受空氣阻力大小Ff僅與球的速率v成正比,與球的質(zhì)量無關(guān),即Ff=kv(k為正的常量)。
6、兩球的v-t圖象如圖所示。落地前,經(jīng)時間t0兩球的速度都已達(dá)到各自的穩(wěn)定值v1、v2。則下列判斷正確的是() A.釋放瞬間甲球加速度較大 B.甲球質(zhì)量大于乙球 C.t0時間內(nèi)兩球下落的高度相等 D.甲球先做加速度增加的加速運(yùn)動,后做勻速運(yùn)動,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),方法技巧加速度與物體所受的合力有關(guān),與速度無關(guān)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),力學(xué)單位制 核心知識整合 1.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位的總和叫做單位制。 2.國際單位制:1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制,叫做國際單位制,其法文簡稱為SI。 以下是國際單位制中的七個基本物理量和相應(yīng)的國
7、際單位制中的基本單位。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),3.導(dǎo)出單位:除了基本單位外,用基本單位推導(dǎo)出來的單位都是導(dǎo)出單位。 4.在物理計算中,一般采用國際單位制,計算過程中不必一一寫出各量的單位,只要在計算結(jié)果中寫出對應(yīng)單位即可。 5.物理公式既反映了各物理量間的數(shù)值關(guān)系,同時也確定了各物理量的單位關(guān)系,因此在解題時,可用單位制來判斷計算結(jié)果是否正確。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一國際單位制 【例7】 現(xiàn)有以下一些物理量和單位,按下面的要求選擇填空。(填寫字母的代號) A.密度B.米/秒C.牛頓D.加速度E.質(zhì)量 F.秒G.厘米H.長度I.時間J.千克 (1)屬于物理量的是。 (2)在
8、國際單位制中,作為基本單位的物理量有。 (3)在國際單位制中的基本單位是,屬于導(dǎo)出單位的是。,答案:(1)A、D、E、H、I(2)E、H、I(3)F、JB、C,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),解析:(1)題中所有各項(xiàng)中,屬于物理量的是:密度、加速度、質(zhì)量、長度、時間,故此空填“A、D、E、H、I”。 (2)在國際單位制中,作為基本單位的物理量有質(zhì)量、長度、時間。故此空填“E、H、I”。 (3)此題中給定的選項(xiàng)內(nèi)是國際單位制的基本單位的有:“千克、秒”;屬于導(dǎo)出單位的是:“米/秒、牛頓”。故第一個空填“F、J”,第二個空填“B、C”。,易錯警示只有理解題意,明確物理量和單位的基本特征,才能作出正確判斷。同
9、時,必須把物理量與物理量的單位嚴(yán)格區(qū)分開來,不能混淆。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),【例8】 (多選)下列有關(guān)力學(xué)單位制的說法中,正確的是() A.在力學(xué)的分析計算中,只能采用國際單位,不能采用其他單位 B.力學(xué)單位制中,選為基本單位的物理量有:長度、時間、質(zhì)量 C.力學(xué)單位制中,采用國際單位制的基本單位有:千克、米、秒 D.單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來表示,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二導(dǎo)出單位制的推導(dǎo) 【例9】 在國際單位制(SI)中,力學(xué)的基本單位有:m(米)、kg(千克)和s(秒)。胡克定律F=kx中k的單位用上述基本單位可表示為() A.kgm/s2B.kgm/s C.k
10、g/s2D.kg/s,C,易錯提醒知道物理量的關(guān)系對應(yīng)著物理量單位的關(guān)系,本題關(guān)鍵得出勁度系數(shù)k的表達(dá)式,從而得出其單位。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 核心知識整合 1.實(shí)驗(yàn)裝置圖 2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)通過實(shí)驗(yàn)探究物體的加速度與它所受的合力、質(zhì)量的定量關(guān)系。 (2)學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。 (3)學(xué)會靈活運(yùn)用圖象法處理物理問題的方法(化曲為直)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),3.實(shí)驗(yàn)原理 在探究加速度a與合力F及質(zhì)量m的定量關(guān)系時,用到的基本方法是控制變量法。 (1)保持m一定時,改變物體受力F測出加速度a,用圖象法研究a與F的關(guān)系; (2)保持F一定時,改變物體質(zhì)量m
11、測出加速度a,用圖象法研究a與m的關(guān)系。 4.實(shí)驗(yàn)器材 小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、夾子、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計時器、低壓交流電源、復(fù)寫紙、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、刻度尺等。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),5.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用天平測出小車和盛有砝碼的小盤的質(zhì)量m和m,把數(shù)據(jù)記錄在表格中。 (2)按實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,使長木板有滑輪的一端伸出桌面。 (3)在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木,通過前后移動,來平衡小車的摩擦力。 (4)把細(xì)線系在小車上并跨過定滑輪,此時要調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行。 (5)將小車放于靠近打點(diǎn)計時器處,在小盤里放入適量的砝碼,接通電源,放開小車得到一
12、打好點(diǎn)的紙帶(注意不要讓小車撞到定滑輪)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(6)保持小車的質(zhì)量不變,改變砝碼的質(zhì)量,按上面步驟再做多次實(shí)驗(yàn)。 (7)算出每條紙帶加速度的值并記錄在表格中。 (8)保持小盤內(nèi)砝碼質(zhì)量不變,在小車上放砝碼改變小車的質(zhì)量,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表內(nèi)。 (9)用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示合外力F,即砝碼和小盤的總重力mg,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的點(diǎn),作出a-F圖線。 (10)用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示小車質(zhì)量的倒數(shù),在坐標(biāo)系中根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),6.數(shù)據(jù)處理 (1)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,按照
13、研究勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中求加速度的方法,計算出各條紙帶對應(yīng)的加速度的值。 (2)以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線,如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與F成正比,如圖甲所示。 (3)以a為縱坐標(biāo), 為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線,如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與m成反比,如圖乙所示。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),7.注意事項(xiàng) (1)平衡摩擦力時不要掛小盤,應(yīng)連著紙帶,且接通電源,判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動可以直接觀察,也可以用打點(diǎn)計時器打出的紙帶判定(各點(diǎn)間距離相等)。整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量,還是改變小車及砝碼的質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦
14、力。 (2)整個實(shí)驗(yàn)過程要確保砝碼和小盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),8.誤差分析 (1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起誤差:本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車受到的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。 (2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和操作 【例10】 (1)我們已經(jīng)知道,物體的加速度a同時跟合外力F和質(zhì)量m兩個因素有關(guān),要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示,她想用沙
15、桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,她先做了兩方面的調(diào)整措施: a.用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高,目的是。 b.使沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),答案:(1)控制變量法(2)平衡摩擦力沙桶的重力(3)B 解析:(1)要研究三個物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是控制變量法。(2)用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高,目的是平衡摩擦力。想用沙桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)使沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于沙桶的重力。(3)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時,需要根據(jù)
16、 利用逐差法計算,方案B比較合理。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析 【例11】 某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。把打點(diǎn)計時器固定在長木板上,讓紙帶穿過打點(diǎn)計時器連在小車的左端。將數(shù)字測力計固定在小車上,小車放在長木板上。在數(shù)字測力計的右側(cè)拴有一細(xì)線,細(xì)線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連,在重物的牽引下,小車在木板上加速運(yùn)動,數(shù)字測力計可以直接顯示細(xì)線拉力的大小。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(1)采用數(shù)字測力計測量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比,下列說法正確的是(填選項(xiàng)前的字母)。 A.可以不用平衡摩擦力 B.直接測量小車(包括測力計)所受的拉
17、力,可以減少誤差 C.利用此實(shí)驗(yàn)裝置還需要測量重物的質(zhì)量 D.重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量 (2)下圖是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶,其中兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出,已知打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz,則小車運(yùn)動的加速度a= m/s2。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),(3)保持小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量一定,改變鉤碼的質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù)。請同學(xué)們根據(jù)測量數(shù)據(jù)在圖中作出a-F圖象。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),答案:(1)B(2)0.39(3)如圖所示,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn),解析:(1)在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)使用了數(shù)字測力計,可以直接測量小車所受的拉力,不需要再滿足重
18、物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量條件,也不需要測量重物的質(zhì)量,B正確,C、D錯誤;但仍需要平衡摩擦力,否則拉力不是小車的合力,A錯誤。,(3)如答案圖所示。,1,2,3,4,5,1.在下列幾組儀器中,用來測量國際單位制中三個力學(xué)基本量(長度、質(zhì)量、時間)的儀器是() A.刻度尺、彈簧測力計、停表 B.刻度尺、彈簧測力計、打點(diǎn)計時器 C.刻度尺、天平、停表 D.量筒、天平、停表,答案,解析,1,2,3,4,5,2.慣性制導(dǎo)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個系統(tǒng)的重要元件之一是“加速度計”。加速度計的構(gòu)造原理的示意圖如圖所示,沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為
19、k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連,滑塊原來靜止,彈簧處于自然長度,滑塊上有指針,可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動,指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x,則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度(),答案,解析,1,2,3,4,5,3.(多選)一物體重為50 N,與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,現(xiàn)加上如圖所示的水平力F1和F2,若F2=15 N時物體做勻加速直線運(yùn)動,則F1的值可能是(g取10 m/s2)() A.3 NB.25 N C.30 ND.50 N,答案,解析,1,2,3,4,5,4.質(zhì)量m=10 kg的物體在水平面上向左運(yùn)動,物體與水平面間的動摩擦因
20、數(shù)為0.2,與此同時物體受到一個水平向右的推力F=20 N的作用,則物體產(chǎn)生的加速度是(g取10 m/s2)() A.0B.4 m/s2,水平向右 C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(2018浙江11月選考)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,兩個相同的小車放在光滑水平板上,前端各系一條細(xì)繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤中可放重物。小車的停和動通過用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來控制,如圖1所示。實(shí)驗(yàn)要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的力。,(1)請指出圖2中錯誤之處:。 (2)調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后,在某次實(shí)驗(yàn)中測得兩小車的位移分別是x1和x2,則兩車的加速度之比為。,1,2,3,4,5,答案:(1)拉小車的細(xì)繩與木板沒有平行;m沒有遠(yuǎn)小于M(2)x1x2細(xì)繩拉力方向應(yīng)與桌面平行,以保證小車受到恒力的作用,從而加速度恒定,如果不平行,則隨著小車的運(yùn)動,小車水平方向的拉力會發(fā)生變化,同時根據(jù)題意“小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的力”可知,只有當(dāng)托盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時,小車的拉力近似等于托盤和砝碼的重力。根據(jù) 可知,兩車同時釋放,同時靜止,加速度之比等于位移之比。,
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