(教案)第5章 第3节 牛顿第二运动定律-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册(鲁科版2019)

第3节　牛顿第二运动定律 学业要求＋核心素养 1．理解牛顿第二定律一般表达式的含义，知道物体运动的加速度与合外力方向一致。(物理观念) 2．会用牛顿第二定律解决一些与生产和生活相关的实际问题。(科学思维) 3．掌握牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题。(科学思维) 一、牛顿第二运动定律 1．基础梳理 (1)牛顿第二运动定律：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同。 (2)数学表达式：F＝ma。 (3)单位“牛顿”的规定：把使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度所用的力规定为1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 2．尝试探究 (1)如图所示，一质量为m的物体放在光滑的水平面上，弹簧在一水平向左的力F作用下被压缩，物体处于静止状态。 ①突然撤掉力F的瞬间，物体的速度为多少？有加速度吗？ 提示：速度为零，有加速度。 ②加速度的方向如何？大小为多少？ 提示：加速度的方向水平向右，大小为a＝。 (2)世界一级方程式锦标赛(简称F1)是当今世界最高水平的赛车比赛。F1赛车可以在2.5 s内从0加速到100 km/h，F1赛车比赛规定赛车和车手的总质量不可低于600 kg(可认为等于600 kg)。汽车市场上热销的某城市越野车从0加速到100 km/h需要8.6 s，该城市越野车的总质量为1 900 kg。 若均不考虑车运动时的阻力，请你根据上述信息判断：F1赛车和城市越野车加速时的牵引力哪个更大？ 提示：F1赛车加速时的加速度a＝＝11.1 m/s2，根据牛顿第二定律F＝ma＝6 660 N，城市越野车加速时的加速度a′＝≈3.2 m/s2，根据牛顿第二定律F′＝m′a′＝6 080 N，所以，F1赛车加速时的牵引力更大。 二、国际单位制 1．基础梳理 (1)国际单位制：国际单位制由基本单位和导出单位组成。 (2)力学中的三个基本物理量：长度、质量、时间。它们的单位为基本单位，国际单位制中依次是米(m)、千克(kg)、秒(s)。 2．尝试探究 美国国家航天局(NASA)在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。调查原因时发现：原来探测器的制造公司计算加速时的力使用了英制单位，喷气推动实验室的工程师把这些数据直接输入电脑，而航空航天局理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的。你看，就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。 (1)因单位失误而造成的事故怎样才能避免？ 提示：需要制订国际上统一的单位标准。 (2)国际单位制包含什么？ 提示：基本单位和导出单位。 (3)什么是基本单位，什么是导出单位？ 提示：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量称为基本量。由基本量根据物理关系推导出的量称为导出量，导出量的单位为导出单位。 (4)力学中基本单位有哪些呢？ 提示：长度单位：米(m)；质量单位：千克(kg)；时间单位：秒(s)。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由牛顿第二定律可知，物体的质量与物体所受合外力成正比，与物体的加速度成反比。 (　　) ×　提示：质量是物体的固有属性，不随合外力、加速度而变化。 (2)物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力大小决定，与物体的速度大小无关。 (　√　) (3)物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定，与速度方向无关。 (　√　) (4)只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma。 (　√　) 2．(多选)下列说法正确的是(　　) A．质量是物理学中的基本物理量 B．长度是国际单位制中的基本单位 C．kg·m/s是国际单位制中的导出单位 D．时间的单位——小时，是国际单位制中的导出单位 AC　解析：质量是力学中的基本物理量，选项A正确；长度是物理量，不是单位，选项B错误；kg·m/s 是国际单位制中的导出单位，选项C正确；小时是时间的基本单位，不是导出单位，选项D错误。 3．(多选)在牛顿第二定律的数学表达式F＝kma中，有关比例系数k的说法，正确的是(　　) A．k的数值由F、m、a的数值决定 B．k的数值由F、m、a的单位决定 C．在国际单位制中k＝1 D．在任何情况下k都等于1 BC　解析：物理公式在确定物理量之间的数量关系的同时也确定了物理量的单位关系。在F＝kma中，只有m的单位取kg，a的单位取m/s2，F的单位取N时，k才等于1，即在国际单位制中k＝1，故选项B、C正确。 4．甲、乙两物体的质量之比是2∶1，所受合力之比是1∶2，则甲、乙两物体的加速度之比是(