第3章 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第2讲　牛顿第二定律　两类动力学问题 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＝ma。 3．适用范围 (1)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)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 1．单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 2．基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、长度和时间，它们的国际单位分别是kg、m和s。 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。 三、动力学的两类基本问题 1．第一类问题：由因推果——已知受力情况求物体的运动情况。 2．第二类问题：由果溯因——已知运动情况求物体的受力情况。 3．解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下图所示： 情境创设　 让一名同学用单只手推光滑水平面上很重的一个箱子。 微点判断　 (1)因为该同学一只手的力气较小，所以箱子可能不动。(×) (2)该同学对箱子施力，然后产生了加速度，加速度的产生滞后于力的作用。(×) (3)箱子加速度的方向一定与合外力方向相同。(√) (4)箱子的质量与箱子的加速度成反比。(×) (5)若该同学的推力逐渐减小，则箱子做减速运动。(×) (6)该同学停止用力，则箱子立刻停下来。(×) (一) 牛顿第二定律(固基点) [题点全练通] 1．[对牛顿第二定律的理解] 根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是(　 ) A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比 B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C．物体加速度的大小与所受作用力中任一个力的大小成正比 D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比 解析：选D　根据牛顿第二定律a＝可知，物体的加速度与速度无关，A错误；即使合力很小，也能使物体产生加速度，B错误；物体加速度的大小与物体所受的合力成正比，C错误；力和加速度为矢量，在力不变时，物体的加速度与质量成反比，D正确。 2．[合力、加速度、速度之间的决定关系] 下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，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0，则加速度为0，所受的合外力也为0 C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大 D．物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力可能很大 解析：选C　物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，C正确。 3．[牛顿第二定律的简单应用] (1)(多选)如图所示，某杂技演员在做手指玩耍盘子的高难度表演。若盘的质量为m，手指与盘之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘底处于水平状态且不考虑盘的自转。则下列说法正确的是(　 ) A．若手指支撑着盘，使盘保持静止状态，则手指对盘的作用力等于mg B．若手指支撑着盘并一起水平向右做匀速运动，则盘受到水平向右的静摩擦力 C．若手指支撑着盘并一起水平向右做匀加速运动，则手指对盘的作用力大小为μmg D．若盘随手指一起做水平匀加速运动，则手指对盘的作用力大小不可超过mg 解析：选AD　若手指支撑着盘，使盘保持静止状态，则盘受力平衡，手指对盘的作用力与盘的重力等大反向，则手指对盘的作用力等于mg，A正确；若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动，则水平方向盘不受力，即盘不受静摩擦力，B错误；若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动，则手指对盘的作用力为静摩擦力和支持力，大小不等于μmg，C错误；若盘随手指一起水平匀加速运动，则手指对盘子水平方向的最大静摩擦力为μmg，竖直方向对盘子的支持力为mg，则手指对盘的作用力的最大值等于＝mg，即手指对盘的作用力大小不可超过mg，D正确。 (2)如图所示，是采用动力学方法测量空间站质量的原理图，若已知飞船质量为4.0×103 kg，其推进器的平均推力为800 N，在飞船与空间站对接后，推进器工作5 s内测出飞船和空间站的速度变化是0.05 m/s，则空间站的质量为(　 ) A．7.6×104 kg　　　 B．8.0×104 kg C．4.0×104 kg D．4.0×103 kg 解析：选A　加速度a＝＝m/s2＝0.01 m/s2，由牛顿第二定律F＝(M＋m)a，可知空间站的质量M＝－m＝ kg－4.0×103 kg＝7.6×104 kg，故A正确，B、C、D错误。 [要点自悟明] 1．牛顿第二定律的五个特性