4.3 牛顿第二定律 学案 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

山东省聊城第三中学高一物理 编写： 审核： 使用时间：2023年11月19日 {说明：本学案是结合课本内容，开发课堂教学，提升学生自学能力而编写的，试题采用了近3年百强学校期中及月考试题改编的，为方便大家，学案后附有详细解析！} 3 牛顿第二定律（2） 一：核心素养 核心素养 学习目标 物理观念 (1)能够使用定律处理简单的动力学问题 (2)能够使用定律处理牛顿定律瞬间问题和持续过程的问题，提升自己处理动力学问题的能力 科学思维 通过实例分析，加深对牛顿第二定律的理解，并能利用其解决瞬时问题和持续性的问题。 二：课前自学 知识点一　动力学的两类基本问题 1．解题步骤 2．两个关键点 　典例1：[多选]　“儿童蹦极”中，拴在小朋友腰间左右两侧的是弹性极好且相同的两根橡皮绳，若小朋友从橡皮绳处于最低点位置处(此时橡皮绳伸长量最大)开始由静止上升，直至上升到橡皮绳处于原长处，则下列关于小朋友的运动状态的说法正确的是(　　) A．小朋友到达橡皮绳处于原长位置时，其速度为零，同时加速度也为零 B．小朋友的速度最大的时刻就是其加速度等于零的时刻 C．小朋友在橡皮绳处于最低点位置时，加速度不为零 D．小朋友先做变加速运动，加速度越来越小，再做变减速运动，加速度越来越小 变式训练1如图，轻弹簧上端固定，下端连接一个可视为质点的小球，系统静止时小球的位置为O1。将小球向下拉到O2位置(在弹性限度内)，从静止释放，小球在O2、O3之间往复运动。则在小球运动的过程中(　　) A．经过O1位置时，速度最大 B．经过O1位置时，加速度最大 C．经过O1位置时，弹簧弹力最大 D．经过O3位置时，弹簧弹力方向一定向下 变式2：火箭起源于中国，是我国古代的重大发明之一．我国从“长征一号”到“长征四号”的发射成功，已经形成“通用化、系列化、组合化”的新一代运载火箭系列．在航天技术中，火箭是把航天器送入太空的运载工具之一．在航天器发射的初始阶段，火箭通过燃烧消耗燃料向后吐着长长的“火舌”，推动着航天器竖直上升．设“火舌”产生的推动力大小保持不变且不计空气阻力． 问题：(1)则在这个过程中，航天器的加速度将如何变化？ (2)速度将如何变化？ 知识点二　牛顿第二定律的瞬时性问题 1．瞬时加速度问题：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻前后物体的受力情况及其变化。 2．两种基本模型 刚性绳模型(细钢丝、细线、轻杆等) 此类形变属于微小形变，其发生和变化过程时间极短，在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间，其形变可随之突变，弹力可以突变 轻弹簧模型(轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等) 此类形变属于明显形变，其发生改变需要一段的时间，在瞬时问题中，其弹力的大小不能突变，可看成是不变的 典例2　[多选]如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上。下列判断正确的是(　　) A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变 B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsin θ C．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为 D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsin θ 小结：解决瞬时性问题的基本思路 (1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小(①若物体处于平衡状态，则利用平衡条件；②若处于加速状态，则利用牛顿第二定律)。 (2)分析当状态变化时(剪断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力，发生在被撤去物接触面上的弹力都立即消失)。 (3)求物体在状态变化后所受的合力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。 变式训练3：如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3的质量均为m，物块2、4的质量均为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g，则有(　　) A．a1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a1＝a2＝a3＝a4＝g C．a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 三：达标训练： 1．关于物体所受的合力，下列说法正确的是(　　) A．物体所受的合力不为零，其加速度不可能为零 B．物体所受的合力的方向，就是物体运动的方向 C．物体所受的合力与物体运动的加速度无直