4.3牛顿第二定律（考点解读）-2023-2024学年高中物理同步考点解读与专题训练（人教版2019必修第一册）

4.3牛顿第二定律（考点解读）（原卷版） 考点1 牛顿第二定律的图像问题 1、物体质量一定时，受力越大，加速度越大，即a∝F，所以物体的F-a图象是一条直线。 2、物体受力一定时，它的质量越大，加速度越小，即a∝，所以物体的-a图象是一条直线。 考点2 牛顿第二定律 1、内容：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，加速度的方向跟合外力的方向相同。 2、表达式：F合=ma；该表达式只能在国际单位制中成立，因为F合=k•ma，只有在国际单位制中才有k=1；力的单位的定义：使质量为1kg的物体，获得1m/s2的加速度的力，叫做1N，即1N=1kg•m/s2。 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、对牛顿第二定律的进一步理解 牛顿第二定律是动力学的核心内容，我们要从不同的角度，多层次、系统化地理解其内涵：F量化了迫使物体运动状态发生变化的外部作用，m量化了物体“不愿改变运动状态”的基本特性（惯性），而a则描述了物体的运动状态（v）变化的快慢．明确了上述三个量的物理意义，就不难理解如下的关系了：a∝F，a∝。 另外，牛顿第二定律给出的F、m、a三者之间的瞬时关系，也是由力的作用效果的瞬时性特征所决定的。 （1）矢量性：加速度a与合外力F合都是矢量，且方向总是相同。 （2）瞬时性：加速度a与合外力F合同时产生、同时变化、同时消失，是瞬时对应的。 （3）同体性：加速度a与合外力F合是对同一物体而言的两个物理量。 （4）独立性：作用于物体上的每个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律，而物体的合加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，合加速度总是与合外力相对应。 （5）相对性：物体的加速度是对相对地面静止或相对地面做匀速运动的物体而言的。 考点3 实验验证牛顿第二定律 【实验目的】 1、学会用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系。 2、掌握灵活运用图象处理问题的方法。 3、掌握利用图象处理数据的方法。 【实验原理】 本实验中，探究加速度a与力F、质量M的关系，可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F的关系。 【实验器材】 一端有定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。 【实验步骤】 1、用天平测出小车的质量M和盘的质量m0，把数值记录下来。 2、把实验器材安装好。 3、平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂盘和重物的小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止。 4、将盘和重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码。 5、保持小车的质量不变，改变盘中重物的质量，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，将记录的数据填写在表格内。 6、建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系中描点，画出相应的图线，探究a与F的关系。 7、保持盘和重物的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），探究a与M的关系。 【考点1 牛顿第二定律的图像问题】 【典例1-1】（2023春•深圳校级月考）如图甲所示为一固定在水平面上的斜面体，一物体放在斜面体上，在物体上施加沿斜面向上的外力F使物体向上运动，并通过计算机描绘了物体的加速度a关于外力F的关系图像，如图乙所示。已知图乙中的横纵坐标为已知量，重力加速度为g。则可求出的物理量有（　　） A．物体的质量 B．斜面体的倾角θ C．物体与斜面体之间的动摩擦因数 D．物体对斜面体的压力 【典例1-2】（2023•河西区三模）（多选）用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在外力F从零开始逐渐增大的过程中，物体的加速度a随外力F变化的关系如图所示，g＝10m/s2。则下列说法正确的是（　　） A．物体与水平面间的最大静摩擦力为14N B．物体做变加速运动，F为14N时，物体的加速度大小为7m/s2 C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 D．物体的质量为2kg 【变式1-1】（2023春•榆林期末）如图甲所示，光滑水平面上静置一足够长的木板Q，小滑块P放置于其上表面，木板Q在水平拉力F作用下，加速度a随拉力F变化的关系图像如图乙所示，则小滑块P的质量为（　　） A．2kg B．3kg C．4kg D．5kg 【变式1-2】（2023•沙坪坝区校级开学）（多选）如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置质量为m的小滑块。木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出其加速度a，得到如图