第二讲 牛顿第二定律-2023年高三物理一轮复习精讲精练

第二讲 牛顿第二定律 · 知识梳理 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.表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k＝1，F＝ma。 3.适用范围 ①牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做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。 二、单位制、基本单位、导出单位 1.单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 ①基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量。 ②基本单位：基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们是质量、时间、长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。 ③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.国际单位制的基本单位 基本物理量 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克(公斤) kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 物质的量 n，(ν) 摩[尔] mol 发光强度 I，(IV) 坎[德拉] cd · 知识训练 考点一、牛第二定律的理解 1.牛顿第二定律的五个性质 (1)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。 (2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。 (3)因果性：F是产生a的原因。 (4)同体性：F、a、m必须针对同一个物体或系统 (5)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。 2.合力、加速度、速度的关系 (1)物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系。 (2)合力与速度夹角为锐角时，物体加速；合力与速度夹角为钝角时，物体减速。 (3)a＝是加速度的定义式，a与v、Δv、Δt无直接关系；a＝是加速度的决定式。 例1、有关运动与相互作用的关系，下列说法正确的是(　　) A．一个物体速度向东，则其受合力一定向东 B．一个物体速度越大，则其受合力一定越大 C．一个物体受合力为0，则其速度一定为0 D．一个物体受合力越大，则其速度变化一定越快 【答案】D 【解析】如果物体向东减速运动，则其所受合力向西，A错误；如果物体以很高的速度做匀速运动，则其所受合力为零，B、C错误；一个物体受合力越大，根据牛顿第二定律可知，其加速度越大，即速度变化就越快，D正确。 例2、(2022·山东省实验模拟)物块在水平向右的恒定推力F的作用下刚好沿倾角为30°的固定斜面向上做匀速运动，已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝，重力加速度为g，若推力F改为沿斜面向上推物块，则物块的加速度为(　　) A．2g　　　　　　　　　 B．g C．(－1)g D．(＋1)g 【答案】C 【解析】设物块的质量为m，当推力F水平向右时，物块做匀速直线运动，根据平衡条件可得，沿斜面方向Fcos 30°＝mgsin 30°＋μN，垂直于斜面方向N＝mgcos 30°＋Fsin 30°，联立可解得F＝mg，当推力F沿斜面向上时，根据牛顿第二定律可得F－mgsin 30°－μmgcos 30°＝ma，代入数据可解得a＝(－1)g。 例3、如图所示，弹簧左端固定，右端自然伸长到O点并系住质量为 m的物体。现将弹簧压缩到A点,然后释放，物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力(不包括弹簧弹力)恒定,则(　 　) A．物体从A到O先加速后减速 B．物体从A到O做加速运动,从O到B做减速运动 C．物体运动到O点时,所受合力为零 D．物体从A到O的过程中,加速度逐渐减小 【答案】A 【解析】物体从A到O,初始阶段受到的向右的弹力大于阻力,合力向右。随着物体向右运动,弹力逐渐减小,合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知,加速度向右且逐渐减小,由于加速度与速度同向,物体的速度逐渐增大。当物体向右运动至AO间某点(设为点O′)时,弹力减小到与阻力相等,物体所受合力为零,加速度为零,速度达到最大。此后,随着物体继续向右运动,弹力继续减小,阻力大于弹力,合力方向变为向左,至O点时弹力减为零,此后弹力向左且逐渐增大。所以物体越过O′点后,合力(加速度)方向向左且逐渐增大,由于加速度与速度反向,故物体做加速度逐渐增大的减速运动,选项A正确。 例4、如图甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过小物块压缩0.4 m后锁定，t＝0时解除锁定释放小物块．计算机通过小物块上的速度传感器描绘出它的v－t图线如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时图线的切线，已知小物块的质量为m＝2 kg