高一物理第七单元——牛顿第二定律及其应用.doc

高中物理必修一单元教学设计

第7单元 牛顿第二定律及应用
一、内容及其解析
(一)内容
牛顿第二定律（F=ma）

本单元的内容如下:
在物体受力和运动情况分析中的应用
“传送带类问题”的研究
“假设法”在动力学中的应用
动力学中的“临界问题”
探究a与F,m的关系的实验
“超重、失重”问题
动力学中的“图象问题”
“正交分解法”动力学中的应用
动力学中的“两类基本问题”
“整体法”“隔离法”动力学中的应用
矢 量 性
瞬 时 性
独 立 性
同 一 性
牛顿第二定律的理解（四个性质）
牛顿第二定律的应用

本单元主要内容：牛顿第二定律的内容、理解和应用。核心内容：牛顿第二定律的应用。教学应该按照公式课的课型设计。本单元设计15个课时完成教学。

（二）解析
1、 对核心内容的分析：牛顿第二定律具体地、定量地回答了物体的加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系，因而成为经典力学的基础和核心。牛顿第二定律是高中物理知识点中的重中之重，是联系物体受力和运动的关键知识点。牛顿第二定律这一单元的主要内容包括：定律的内容（F=ma）、对定律的理解（即牛顿第二定律的“四个性质”——矢量性、同一性、独立性、瞬时性）和定律的应用。而牛顿第二定律的应用很自然地成为本单元的核心内容。
二、目标及其解析
（一）目标
1、单元目标：理解、掌握牛顿第二定律的内容及其应用
2、课堂教学目标：
第1-3课时：理解牛顿第二定律的内容。
第4-15课时：掌握牛顿第二定律的应用.
（二） 解析
1 、理解牛顿第二定律的内容就是指要理解牛顿第二定律的“四个性质”。即:矢量性、同一性、独立性、瞬时性,并会运用这些性质解决相关的问题（a与F在方向上的关系、瞬时加速度的求解等）。
2、 掌握牛顿第二定律的应用就是指能利用牛顿第二定律解决以下十类问题：
①动力学中的“两类基本问题”
②“整体法”“隔离法”动力学中的应用
③“正交分解法”动力学中的应用
④探究a与F,m的关系的实验
⑤“超重、失重”问题
⑥动力学中的“图象问题”
⑦在物体受力和运动情况分析中的应用
⑧动力学中的“临界问题”
⑨“假设法”在动力学中的应用
⑩“传送带类问题”的研究
三、教学问题诊断分析
在本单元教学中可能遇到的主要困难是牛顿第二定律理解及其运用，尤其是运用牛顿第二定律解决两类动力学问题将会是本节内容训练的一个重点，只有突破了此重点才能针对不同的超、失重问题、连接体问题、图像问题、临界极值问题、瞬时性问题、传送带问题等一些列问题进行学习和运用。
四、 教学支持条件分析
本单元主要利用ppt中的投影功能展示课堂练习和动画功能进行一些实验演示帮助学生更好理解课堂内容。
五、教学过程设计
问题一 短跑运动员在起跑时的好坏，对于取得好成绩十分关键，因此发令枪响必须奋力蹬地，发挥自己的最大体能，以获得最大的加速度，在最短的时间内达到最大的运动速度。
师生活动：
1、判断运动员做什么运动？怎样获得最大加速度？
2、运动员的最大加速度跟所受的力和质量有什么关系？
设计意图：通过复习第二节的实验，让学生判断出物体的加速度与所受的力和质量之间的定性和定量关系
知识点一：
一、牛顿第二定律
1.内容：物体的加速度跟所受合力成正比，跟物体的质量成反比．加速度的方向跟合力方向相同．
2．表达式：F＝ma.
3．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．
4．力学单位
（1）力的单位：
①比例系数k的含义：
a、在F=kma中，k的选取是有一定的任意性
b、在国际单位之中k=1，牛顿第二定律的表达式为F=ma
②1N的定义：
（2）力学单位
①单位制由基本单位和导出单位共同组成．
②力学单位制中的基本单位有质量(kg)、长度(m)和时间(s)．
③导出单位有N、m/s、m/s2等.

针对训练：对于及的理解的说法正确的是（ ）
A、a与成正比，与成反比 B、a与F成正比，与m成反比
C、a由决定，与F无关 D、a由F、m决定，与、无关
【变式1】质量m=2.0kg的物体静止在水平地面上，用F=18N的水平力推物体，t=2.0s内物体的位移x=10m，此时撤去力F。求：
（1）推力F作用时物体的加速度
（2）撤去推力F后物体还能运动多远。

问题二：有牛顿第一定律我们知道力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因，因此先有力，后产生加速度，这种说法正确吗？
设计意图：让学生知道F=ma中力与加速度对应同一物体，方向相同，并且同时产生同时消失同时变化。
知识点二　牛顿第二定律的“四”性

二、牛顿第二定律的运用（一）
1、“瞬时加速度”的求解
分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析那一时刻前后的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意两种基本模型的建立。
　　(1)钢性绳(或接触面)：认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要恢复弹性形变时间。一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理。
　　(2) 弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，恢复弹性形变需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成不变。

【典例1】如图(甲)、(乙)所示，图中细线均不可伸长，两小球均处于平衡状态且质量相同．如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球A的加速度的大小为________，方向为________；小球B的加速度的大小为________，方向为________；剪断瞬间(甲)中倾斜细线OA与(乙)中弹簧的拉力之比为________(θ角已知)．
【变式1】 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
【变式2】 如图所示，A、B两木块间连一轻杆，A、B质量相等，一起静止地放在一块光滑木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块的加速度分别是(　　)．
A．aA＝0，aB＝2g
B．aA＝g，aB＝g
C．aA＝0，aB＝0
D．aA＝g，aB＝2g
【变式3】 质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A紧靠墙壁，如图所示，今用恒力F将B球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间(　　)．
A．A球的加速度为 B．A球的加速度为零
C．B球的加速度为 D．B球的加速度为
2、矢量性的运用
【典例1】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37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg。（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） 
（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；
（2）求悬线对球的拉力。

【变式1】质量为m的木块，以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩因数为μ，如图所示，求
（1）木板向上滑动的加速度
（2）若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，下滑时加速度多大？

3、独立性的运用
【典例1】已知质量为m=2kg的质点停在一平面直角坐标系的原点O处，受到平行于平面的三个力作用，正好处于平衡状态，已知其中一个力F2=4N，方向指向y轴负方向，从t=0时开始，停止F1的作用，到第2s末物体的位置坐标为（-2m，0），求：
（1） F1的大小和方向
（2） 若从第2s末起就受F1的作用，而同时停止F3的作用，则到第2s末质点的位置坐标是多少？则到第4s末质点的速度的大小和方向如何？

4、 同一性的运用
【典例1】  如图所示，车内绳AB与绳BC拴住一小球，BC水平，车由原来的静止状态变为向右加速直线运动，小球仍处于图中所示的位置，则(　　)
A．AB绳、BC绳拉力都变大
B．AB绳拉力变大，BC绳拉力变小
C．AB绳拉力变大，BC绳拉力不变
D．AB绳拉力不变，BC绳拉力变大

问题四：质量为2kg的物体在水平面上，在拉力的作用下以5m/s的速度匀速运动，某时刻起撤去拉力，停下来的所用的时间为10s，如何求解物体在此过程中的位移及其摩擦力？
设计意图：让学生回顾运动学加速度与速度、位移的关系，结合加速度与质量、合力之间关系，寻找力学与运动学的连接“桥梁”---加速度
师生活动：
1、 让学生自己回顾速度--时间、位移--时间、速度—位移等运动学知识
2、 比较运动学公式中和牛顿第二定律公式中相同物理量从而分析力学与运动学的联系
3、 对物体受力分析和运动状态的分析，运用加速度这一中间量求解摩擦力
知识点四
四、动力学两类基本问题

受力分析
加速度
运动情况
由力求运动
由运动求力
牛顿第二定律
运动学公式

1、已知物体受力情况确定运动情况
解题步骤：
（1） 确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图
（2） 运用力的合成与分解的方法，求出物体受到的合外力
（3） 根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度
（4） 结合给定条件，运用运动学公式，求出物理量
【典例1】如图所示，在倾角θ=37°的足够长的固定斜面上，有一质量m=1kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ=0.2．物体受到沿平行于斜面向上的轻细线的拉力F=9.6N的作用，从静止开始运动，经2s绳子突然断了．求绳断后多长时间物体速度大小为22m/s．（结果保留两位有效数字，已知sin37°=0.6，g取10m/s2）

2、 已知物体的运动情况确定受力情况
解题步骤：
（1） 确定研究对象，对研究对象进行运动分析
（2） 选择合适的运动学公式，，求出物体的加速度
（3） 根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合外力
（4）根据力的合成与分解列方程，求出物体受到的合外力
【典例1】质量为100 t的机车从停车场出发，做匀加速直线运动，经225m后速度达到54 km/h。此时司机关闭发动机，让机车做匀减速直线运动进站，机车又行驶了125m才停在站台上。设机车在运动过程中所受阻力不 变，求：机车关闭发动机前所受的牵引力。

【变式1】如图所示一根劲度系数k=200N/m的轻质弹簧拉着质量为m=0.2kg的物体从静止开始沿倾角为θ= 37。的斜面匀加速上升，此时弹簧伸长量x=0.9cm，在t=1.0s内物体前进s=0.5m求：
（1）物体加速度的大小；
（2）物体和斜面间的动摩擦因数。（取g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8）

3、共点力的平衡条件
（1）共点力：几个力作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于一点，则这几个力叫共点力
（2）平衡状态：物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态。
（3）平衡条件：物体所受的合外力为零
（4）平衡条件的表示方法：
①
② 用正交分解法：沿x轴合力为零：
沿y轴合力为零：
（5）共点力平衡条件的推论：
① 二力平衡：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
②三力平衡：其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上
（6）动态平衡问题：物体受到几个力的作用而始终处于平衡状态，这类问题叫做动态平衡。此问题往往有这样
【典例1】一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上．现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图2－1－17所示．则物块 (　　)．
A．仍处于静止状态
B．沿斜面加速下滑
C．受到的摩擦力不变
D． 受到的合外力增大
【变式1】如图2－3－16所示，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物．在绳子距a端的c点有一固定绳圈．若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为 (　　)．
A.     B．2        C.        D.
【变式2】如图所示，小球系在细绳的一端，放在光滑斜面上用一水平力向左沿水平桌面推动斜面，使小球缓慢上升（设斜面最高点足够高），那么，小球在上升过程中，绳的拉力将（　　　　）
A、先减小后增加 B、先增加后减小
C、一直增加 D、一直减小
牛顿定律运用（二）
运用牛顿第二定律解决问题常用的几种方法：
1、 “隔离法”与“整体法”
（1） 外力和内力
如果以物体组成的系统为研究对象，则系统之外的作用力为该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为该系统受到的内力。
（2） 整体法：把整个系统作为一个确定的对象来分析的方法，不必考虑系统的内力的影响，只考虑系统的受到的外力，依据牛顿第二定律列方程
适用条件：系统中各部分物体的加速度大小和方向相同的情况
（3） 隔离法：把系统中的各部分（或某一部分）隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法，此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时应加以注意。然后依据牛顿第二定律列方程求解
适用条件：系统中各部分物体的加速度大小和方向相同或不相同的情况均适用

【典例1】如图6所示，质量为2m的物块A，与水平地面的摩擦不计，质量为m的物块B与地面的摩擦因数为μ，在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动，则A对 B的作用力为____________。
【变式1】如图所示，长为L=2m、质量为M=8 kg的木板，放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时，在木板前端轻放一个大小不计，质量为m=2kg的小物块。木板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2．，g=10m/s2，求：
(1)物块及木板的加速度；
(2)物块滑离木板时的速度。

【变式2】 如图12所示，两个用轻线相连的位于光滑平面上的物块，质量分别为m1和m2。拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力。

图12
【变式3】 如图13所示，叠放的a、b、c三块粗糙物块，其上面的接触处均有摩擦，但摩擦系统不同，当b物体受到一水平力F作用时，a和c随b保持相对静止，做向右的加速运动，此时（ ）
A. a对c的摩擦力的方向向右；
B. b对a的摩擦力的方向向右；
C. a对b、a对c的摩擦力大小相等；
D. 桌面对c的摩擦力大于a、b间的摩擦力。

图13
本题正确选项为AB。
2、正交分解法：
当涉及多个共点力作用下的动力学问题时，常采用力的正交分解法。所谓正交分解法是把一个矢量分解在两个相互垂直的坐标轴上的方法，是一种常见的矢量运算方法。
(1)表示方法：

(2)注意：①建立X-Y直角坐标系的原则——“两个尽可能”；
②注意合理选择研究对象——“整体法、隔离法”的选择应用；
③物体受力越多，则运用力的正交分解法越方便。
（3） 应用：
① 分解力而不分解加速度
以加速度a的方向为x轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上：

② 分解加速度而不分解力
若物体分解的力太多，比较繁琐，所以在建立直角坐标系时，可根据物体物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a，得ax和ay:

【典例1】用细线AO、BO悬挂重物，如图所示，BO水平，AO与竖直方向成45°角，若AO、BO能承受的最大拉力分别为10N和5N，OC绳能承受的拉力足够大。为使细线不被拉断，重物G最大重力为多少？

【变式1】如图所示，传送带与地面的倾角θ=37°，从A到B的长度为16m，传送带以v0=10m/s的速度逆时针转动，在传送带上端无初速的放一个质量为0.5kg物体，它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求物体从A运动到B所需的时间是多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

3、临界、极值问题
　　在应用牛顿定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界现象，此时要采用极限分析法，看物体在不同的加速度时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件。

【典例1】如图所示，斜面是光滑的，一个质量是0.2kg的小球用细绳吊在倾角为53°的斜面顶端。斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行；当斜面以8m/s2的加速度向右做匀加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。

　　解析：必须先求出小球离开斜面的临界值a0，然后，才能确定某一状态下小球是否在斜面上。
　　处于临界状态时小球受力如图示：

　　则有：mgcotθ＝ma0
　　解得：a0＝gcotθ＝7.5m/s2
　　∵a＝8m/s2＞a0
　　∴小球在此时已经离开斜面
　　∴绳子的拉力
　　斜面对小球的弹力：N＝0

【变式1】一个弹簧放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量 M=10.5kg，Q的质量m＝1.5kg，弹簧的质量不计，劲度系数k=800N/m，系统处于静止，如下图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前0.2s以后，F为恒力，求：力F的最大值与最小值。(取g=l0m/s2)

　　答案：力F的最大值：F小＝(M＋m)a＝72N
　 　力F的最大值：F大＝M(g＋a)＝168N

　　4、图像法
利用图象求解动力学与运动学的题目时，必须把题目描述的物理过程与图像结合起来分析。在理解图象所表示的物理规律时要注意：
　　(1)看清坐标轴所表示的物理量及单位，并注意坐标原点是否从零开始。
　　(2)图象上每一点都对应着两个数，沿图象上各点移动，反映着一个量随另一量变化的函数关系。因此，图象都应该与一个代数方程相对应。
　　(3)图象上任一点的斜率，反映了该点处一个量随另一个量变化的快慢(变化率)，如s—t图象中的斜率为速度，v—t图象中的斜率为加速度。
　　(4)一般图象与它对应的横轴(或纵轴)之间的面积，往往也能代表一个物理量，如v—t图象中，曲线与t轴所夹的面积代表位移。

【典例1】放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系，如图甲、乙所示。取重力加速度g＝10m/s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为 ( 　　)

　　A、m＝0.5kg，μ＝0.4 　　　　　B、m＝1.5kg，μ＝
　　C、m＝0.5kg，μ＝0.2 　　　　　D、m＝1kg，μ＝0.2
　　　答案选A。

　　5、假设法
用假设法分析物体的受力 ：
　　方法1：首先假定某力不存在，查看物体会发生怎样的运动，然后再确定此力应在什么方向，物体才会产生题目给定的运动状态。
　　方法2：假定此力沿某一方向，用运动规律进行验算，若算得正值，说明此力与假定的方向相同，否则相反。
　　方法3：在力的作用线上定出坐标轴的正方向将此力用正号运算，若求得是正值，说明此力与坐标轴同向，否则相反。

【典例1】两个叠在一起的滑块，置于固定的、倾角为θ的斜面上，如下图所示，滑块A、B质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B与A之间的动摩擦因数为μ2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下，滑块B受到的摩擦力 (　　　　 )

　　A、等于零　　　　　　　　　 　　B、方向沿斜面向上
　　C、大于等于μ1mgcosθ 　　　　　D、大于等于μ2mgcosθ
　　　答案：B、C
6、传送带问题
1、传送带问题的力学特点：
①滑块与传送带间相对静止，相互间没有相互作用的摩擦力
②滑块与传送带间相对运动，相互作用的滑动摩擦力
③传送带上的物体所受摩擦力可能发生突变，不论是大小突变或是方向突变，都发生在物体与传送带速度刚好相等的时刻。
2、 传送带上物体的运动性质：
① 水平传送带
如图，传送带顺时针以V匀速转动，物体m轻放在传送带上的A点，刚放上去瞬间物体初速度为零，因此相对与传送带向左运动，受到向右的摩擦力的作用，产生向右的加速度。可能的两种情况：
Ⅰ、物体m在全程中始终都没有达到与传送带相同的速度，则物体全程中都处于匀加速运动状态。
Ⅱ、先经过一段匀加速直线运动，其速度达到和传送带相等时，此时摩擦力突然变为零，之后物体保持和传送带相同的速度做匀速直线运动达到B点
② 倾斜传送带
传送带倾斜且做匀速直线运动，当把物体轻放在传送带A端时，可分为两种情况：
Ⅰ、传送带以恒定的速率向下运行
物体先做匀加速直线运动，直到物体与传送带有相同速度时，之后又分两种情况：
a、 若，物体将保持和传送带相同的速度做匀速直线运动直线到B端
b、 若，滑动摩擦力的由原来的沿斜面向下突变为沿斜面向上，物体匀加速直线运动直到B端
Ⅱ、传送带以恒定的速率向上运行
物体所受摩擦力沿斜面向上，可分三种情况：
a、 当，物体将会被传送带卷上去
b、 当，物体将相对地面静止
c、 当，物体受力全程不变，做初速度为零、加速度为的匀加速直线运动
【典例1】 如图所示为水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v0＝2 m/s的恒定速率运行，一质量为m的工件无初速度地放在A处，传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动，设工件与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.2 ,AB的之间距离为L＝10m ，g取10m/s2 ．求工件从A处运动到B处所用的时间．

【变式1】如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型，传送带长L＝8m，现有一个质量为m＝10kg的旅行包以速度v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平传送带．已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ＝0.6 ，设旅行包到达B端时的速度为vB（g=10m/s2）
图 甲
（1）若传送带静止不动，求vB
（2）若传送带顺时针转动，工件还能到达B端吗？若不能，说明理由，若能，求到达B点的速度vB
（3）若传送带以v=13m/s逆时针匀速转动，求vB及工件由A到B所用的时间。

图2—1
【变式2】如图2—1所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s的速度逆时针转动，在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，已知传送带从A→B的长度L=16m，则物体从A到B需要的时间为多少？

问题四 在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，为何会出现这种情况？
设计意图：让学生对超重失重的现象有一定的认识，并且能用牛顿第二定律分析产生超重和失重现象的原因
师生活动：
（1）是晓敏同学所受的重力变小了吗
（2）晓敏对体重计的压力体重计对晓敏的支持力的关系
（3）能否判断电梯的运动方向
（4）能否判断电梯的加速度大小及方向
知识点四
四、 超重和失重
1、超重
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的情况．
(2)产生条件：物体具有向上的加速度．
2、失重
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的情况．
(2)产生条件：物体具有向下的加速度．
3、完全失重
(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象．
(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下.
【典例1】 一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则(　　)．
A．t3时刻火箭距地面最远
B．t2～t3的时间内，火箭在向下降落
C．t1～t2的时间内，火箭处于失重状态
D．0～t3的时间内，火箭始终处于失重状态
【变式1】 在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　　)．
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
【变式2】 (2012·梅州模拟)2009年当地时间9月23日，在位于印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什·达万航天中心，一枚PSLV—C14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，相关图片如图3－3－5所示．则下列说法不正确的是(　　)．
A．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力
B．发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小
C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等
D．发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态

小结：
1．不论超重、失重或完全失重，物体的重力不变，只是“视重”改变．
2．物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度．
3．当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有a＝g的加速度效果，不再产生其他效果．平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失．
4．物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma

问题五　　同一辆车，启动时从不同的档启动快慢为什么不一样？
书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，在用力吹，观察到的现象？
书本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力吹，观察到的现象？
设计意图　　让学生找出物体的加速度与力和质量的关系
师生活动：１、物体运动状态的改变是什么原因？质量对物体的运动状态改变有影响吗？
2、加速度与哪些因素有关？
知识点五 探究a与F、m的关系的实验

1．探究加速度与力、质量的关系

【典例1】图3-5-2
现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图3-5-2所示）、小车、计时器一个、米尺.
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t.
②用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a＝ .
③用米尺测量A1相对于A2的高度h，设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝ .
④改变 ，重复上述测量.
⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑.测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0.
②进行（1）中的各项测量.
③计算与作图时用（h－h0）代替h.
对此方案有以下几种评论意见：
A．方案正确可行.
B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动.
C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关.
其中合理的意见是

2．实验数据处理方法

【典例1】某同学在探究加速度a与力F和加速度a与物体质量M的关系时，测出了表1、表2两组数据，
表1
F/N
0.14
0.28
0.43
0.55
0.68
a/m·s-2
0.20
0.40
0.61
0.79
0.97
表2
1/M
2.00
2.50
3.33
4.00
4.80
a/m·s-2
0.44
0.56
0.73
0.89
1.08
请在图甲、乙两个坐标上分别作出a-F和图线。

图
a/m·s-2
1/M(kg-1)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
乙
a/m·s-2
F/N
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
0.3
0.5
0.7
甲

六、作业设计
课堂目标检测

1、关于牛顿第二定律，正确的说法是( )
A、物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比
B、加速度的方向一定与合外力的方向一致
C、物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比
D、由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍
2、关于速度、加速度、合外力之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A、物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大
B、物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力不一定为零
C、物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大
D、物体的速度方向为正，但加速度方向可能为负，所受合外力方向也可能为负
3、物体静止在光滑的水平桌面上.从某一时刻起用水平恒力F推物体，则在该力刚开始作用的瞬间( )
A、立即同时产生加速度和速度 B、立即产生加速度，但速度仍然为零
C、速度和加速度均为零 D、立即产生速度，但加速度仍然为零
4、用2N的水平力拉一个物体沿水平面运动时，物体可获得1m／s2的加速度；用3N的水平力拉物体沿原地面运动，加速度是2m/s2，那么改用4N的水平力拉物体，物体在原地面上运动的加速度是______m／s2，物体在运动中受滑动摩擦力大小为______N.
牛顿第二定律作业
A类
1、关于牛顿第二定律，正确的说法是( )
A、物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比
B、加速度的方向一定与合外力的方向一致
C、物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比
D、由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍
2、关于速度、加速度、合外力之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A、物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大
B、物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力不一定为零
C、物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大
D、物体的速度方向为正，但加速度方向可能为负，所受合外力方向也可能为负
3、物体静止在光滑的水平桌面上.从某一时刻起用水平恒力F推物体，则在该力刚开始作用的瞬间( )
A、立即同时产生加速度和速度 B、立即产生加速度，但速度仍然为零
C、速度和加速度均为零 D、立即产生速度，但加速度仍然为零
4、用2N的水平力拉一个物体沿水平面运动时，物体可获得1m／s2的加速度；用3N的水平力拉物体沿原地面运动，加速度是2m/s2，那么改用4N的水平力拉物体，物体在原地面上运动的加速度是______m／s2，物体在运动中受滑动摩擦力大小为______N.
B类
5、力F1单独作用在物体A上时产生的加速度为a1=5m／s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度为a2=-1m／s2.那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围是( )
A、0 ≤a ≤ 6m／s2 B、4m／s2 ≤ a ≤5m／s2
C、4m／s2 ≤ a ≤6m／s2 D、0 ≤ a ≤4m／s2
6、质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度为，则f的大小是（　　）
A、 B、 C、 D、
7、如图所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5．物体受到大小为20 N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时，沿水平面做匀加速运动，(g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：
（1）物体加速度的大小．
（2）10 s末的速度和10 s内的位移．

8、质量m=2.0kg的物体静止在水平地面上，用F=18N的水平力推物体，t=2.0s内物体的位移x=10m，此时撤去力F。求：
（1）推力F作用时物体的加速度；
（2）撤去推力F后物体还能运动多远。

C类
9、如图所示，一个长方形的箱子里面用如图所示，一个长方形的箱子里面用细线悬吊着一个小球，让箱子分别沿甲、乙两个倾角相同的固定斜面下滑．在斜面甲上运动过程中悬线始终竖直向下，在斜面乙上运动过程中悬线始终与顶板垂直，则箱子运动过程中（　　）
A．箱子在斜面甲上做匀加速运动    
B．箱子在斜面乙上做匀速运动    
C．箱子对斜面甲的正压力较大    
D．箱子对两个斜面的正压力大小相等
10、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37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg。（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） 
（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；
（2）求悬线对球的拉力。

11、质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图象如图所示。g取10 m/s2，求： 
（1）物体与水平面间的动摩擦因数μ； 
（2）水平推力F的大小； 
（3）0~10 s内物体运动位移的大小。

牛顿第二定律的运用（一）
主要知识点：两类动力学问题、整体隔离法
A类
1、在下面的物理量和单位中（ ）
①密度；②牛；③米／秒；④加速度；⑤长度；⑥质量；⑦千克； ⑧时间。
A．属于国际单位制中基本单位的是①⑤⑥⑧ C．属于国际制单位的是②③⑦
B．属于国际单位制中基本单位的是⑦ D．属于国际制单位的是④⑤⑥
2、用30N的水平外力F，拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20kg的物体，力作用3s消失，则5s末的速度和加速度分别是（　　）
A．v=4.5m/s   a=1.5m/s2