第3节牛顿第二定律-【初高中·衔接直通车】2024年初升高物理衔接直通车（江苏专版）

初高中衔接直通车·物理 (1)实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左 (3)实验时改变所挂钩码 右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做 的质量，分别测量出小车 的目的是 在不同外力作用下的加 (2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部 速度。根据测得的多组 丙 分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了 数据画出a-F关系图线，如图丙所示。 连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两 此图像的AB段明显偏离直线，造成此现 个计数点之间都有4个点迹没有标出.测 象的主要原因可能是 (填入相应 出各计数点到A点之间的距离，如图乙所 的字母)。 示。已知电火花计时器接在频率为50Hz A.小车与平面轨道之间存在摩擦力 的交流电源两端，则此次实验中小车运动 B.平面轨道倾斜角度过大 的加速度的测量值a= m/s2(结 C.所挂钩码的总质量过大 果保留两位有效数字)。 D.小车的质量过大 第3节 牛顿第二定律 新课知识学习C。 ◆◆ 知识点一 牛顿第二定律 续表 物体加速度的大小跟 ,跟它的 作用在物体上的每个力都将独立地产生 内容 ,加速度的方向跟 各自的加速度，与物体是否受其他力的 独立性 作用无关，合力的加速度为这些加速度 公式 ,其中F为 的矢量和 成立 物体的加速度必须是对静止的或做匀速 单位必须统一为 条件 相对性 直线运动的参考系而言的，对做加速运 知识点二 对牛顿第二定律的理解 动的参考系不适用 只要物体所受合力不为0（无论合力多么 [典题例析] 因果性 小)，物体就获得加速度，即力是产生加 速度的原因 【例1】下列对牛顿第二定律及表达式F 物体加速度的方向与物体所受力（或合 ma的理解，正确的是 ( 矢量性 力)的方向总是相同的 A.在牛顿第二定律公式F=kma中，比 例系数k的数值在任何情况下都等 由于acF,则物体的加速度与物体所受 瞬时性 的力总是同时存在，同时变化，同时消失 于1 B.合力方向、速度方向和加速度方向始终 同一性 F、m、a三者对应同一个物体 相同 76 第二篇高中知识预习 C.由F=ma可知，物体受到的合外力与物体 【解析】 (1)对木箱受力分析如图所示。 的质量成正比，与物体的加速度成反比 D.物体的质量与所受的合外力、运动的加 速度无关 mg 【解析】在牛顿第二定律公式F=kna 由牛顿第二定律得F一mg=ma 中，比例系数k的数值只有在各物理量均 取国际单位制单位的情况下才等于1，故 解得4=F1mg=60-0.2X15X10m- m 15 A错误；物体的速度方向与合外力以及加 2m/s2 速度方向均无关，故B错误；物体的受力 由运动学公式可得 与其质量无关，故C错误：物体的质量由 v=at=2X3m/s=6ms。 本身的性质决定，与物体的受力和加速度 (2)木箱在25内的位移大小为 均无关，故D正确。 x= 2a=7×2×2m=4m 1 【答案】D 【答案】(1)6m/s(2)4m [对应训练] [对应训练] 1.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及 其变形公式的理解，正确的是 2.如图所示，一个物体从 () A.由F=a可知，物体所受的合外力与物 斜面的顶端由静止开 体的质量成正比，与物体的加速度成反比 始下滑，倾角0=30°， &由m一可知，物体的质量与其所受的合 斜面始终静止不动，重力加速度 g=10m/s2。 外力成正比，与其运动的加速度成反比 (1)若斜面光滑，物体下滑过程的加速度有 C.由a=E可知，物体的加速度与其所受 多大？ m (2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦 的合外力成正比，与其质量成反比 D.以上说法都不对 因数从=物体下滑过程的加速度又是 多大？ [典题例析] 【例2】如图所示，质量 m=15kg的木箱静止 在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因 数=0.2。现用F=60N的水平恒力向 右拉动木箱(g取10m/s),求： (1)3s时木箱的速度大小： (2)木箱在2s内的位移大小。 77 初高中衔接直通车·物理 课时达标演练G③ 1.在光滑水平面上，一个质量为m的物体， 4.如图所示，质量为2kg的 受到的水平拉力为F。物体由静止开始做 物块沿水平地面向左运 匀加速直线运动，经过时间，物体的位移 动，水平向右的恒力F的大小为10N,物 为s,速度为v,则 块与地面间的动摩擦因数为0.2，g取 A.由公式a=”可知，加速度a由速度的 10m/s2。取水平向左为正方向，则物块的 加速度为 变化量和时间决定 A.-7m/s2 B.3 m/s2 B.由公式4=F可知，加速度a由物体受 m C.-3m/s2 D.5 m/s2 到的合力和物体的质量决定 5.如图所示，质量分别为2m和3m的两个小 可知，加速度a由物体的 球置于光滑水平面上，且固定在劲度系数 C.由公式a= 2.s 为k的轻质弹簧的两端。现在质量为2m 速度和位移决定 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F D.由公式a=可知，加速度a由物体的 的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运 动，则此时弹簧的伸长量为 ( 位移和时间决定 3m 2m 2.如图所示，一辆装满石块的货车在平直道 m 路上加速行驶，货箱中石块B周围与它接 触的物体对其作用力的合力为F,F的方 B需 c 向可能是图中的 6.质量为m的物体，在合外力F作用下产生 的加速度大小为α：将物体的质量变为 3m、合外力变为3F,此时产生的加速度大 小为 A.ga B.a B C.3a D.9a 7.如图所示，一个质量为50kg的沙发静止 在水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧 D 3.质量不同的甲、乙两辆实验小车，在相同的 面分别用F1=120N、F2=160N的力推 合外力的作用下，甲车产生的加速度为 沙发，F与F2相互垂直，且平行于地面。 2m/s2,乙车产生的加速度为6m/s2,则甲 沙发与地面间的动摩擦因数4=0.3。设 车的质量是乙车的 ( 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速 度g取10m/s2。下列说法正确的是 A.3 B.3倍 C.12倍 D.12 78 第二篇高中知识预习 9.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 A.沙发不会被推动 C.任何情况下k都等于1 B.沙发将沿着F,的方向移动，加速度为 D.以上说不都不对 0.6m/s 10.关于速度、加速度、合力的关系，下列说法 C.沙发将沿着F2的方向移动，加速度为 错误的是 () 0.2m/s A.原来静止在光滑水平面上的物体，受 D.沙发的加速度大小为1m/s 到水平推力的瞬间，物体立刻获得加 8.力F单独作用在物体A上时产生的加速 速度 度a1的大小为10m/s2,力F,单独作用在 B.加速度的方向与合力的方向总是一致 物体A上时产生的加速度a?的大小为 的，但与速度的方向可能相同，也可能 4m/s2,那么，力F和F2同时作用在物体 不同 A上时产生的加速度a的大小可能是 C.在初速度为0的匀加速直线运动中， 速度、加速度与合力的方向总是一 A.5 m/s2 B.2 m/s2 致的 C.8 m/s2 D.15 m/s2 D.合力变小，物体的速度一定变小 第4节 力学单位制 新课知识学习C 知识点一基本单位 知识点二国际单位制 1.基本单位 1.国际单位制：国际计量委员会在1960年的 (1)定义：选定几个物理量的单位，就能够 第11届国际计量大会上制定了一种国际 利用 ,这些被 通用的、包括一切计量领域的单位制，简称 选定的物理量叫作 ,它们的单位 叫作 2.国际单位制的基本单位 (2)力学中的基本量：长度、 和时 间。它们的单位分别是 物理量的名称 单位名称 单位符号 2.导出单位：由基本量 长度 推导出来的其他物理量的单位。 质量 3.单位制：由 起组成单 时间 位制。 79初高中衔接直通车·物理 课时达标演练 实验中一定要保证2远小于m1,这样才能认为沙桶和 1.C2.C 沙的总重力等于细绳的拉力，选项D正确。 3.A打，点计时器的工作电源是交流电源，若为电磁打点 (2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1s, 计时器，则应使用4~6V的交流电源，若为电火花打点 加速度a=CEAC=120.0-2×52.0)X102m 计时器，则应使用220V的交流电源，装置图未说明打 (2T)2 4×(0.1s)2 点计时器的种类，故选项A错误：打点计时器应固定在 4.0m's2 长木板没有滑轮的一端，且小车应紧靠打点计时器停 (3)图c所示的a-F图像中，当F≤0.1N时没有加速 放，这样可充分利用纸带，选项B正确；滑轮位置偏低， 度，可知图线不过坐标原点的原因是没有平衡摩擦力或 应通过调节滑轮的高度以确保细线与长木板平行，从而 者平衡摩擦力不够。 保证小车所受的合外力不变，选项C正确：应将长木板 答案(1)BD(2)4.0(3)没有平衡摩擦力或者平衡 不带滑轮的一瑞适当垫高以平衡摩擦力，选项D正确。 摩擦力不够 4.解析：（门）在坐标纸上猫点，各点呈线性分布，连线时使 8,解析(1)由于小车运动时受到摩擦阻力，所以要平衡 尽可能多的点在直线上或分布在直线的两侧。 摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法。 (2)在探究加速度与力、质量的关系时，先保持其中一个 (2)由(1)知图线为过原点的直线，故在小车的质量保持 不变时，小车的加速度与合外力成正比。 量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变 量法 答案(1)a-F的关系图像如图所示 (3)当小车质量M率>m博马时，细绳对小车的拉力大小 a/(m/s") 近似等于槽码重力m槽码g,称为近似法。 10.00 (4)通过图像研究实验的结果，称为图像法。 (⑤)在作国时，由a-M车图像转化为aM元图像，使国 5.00 线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。 答案(1)平衡摩擦力法(2)控制变量法 (3)近似法(4)图像法(5)化曲为直法 o 2.004.00FN 9.解析(1)将平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面 方向的分力与摩擦阻力平衡，所以这样做的目的是平衡 (2)在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力 摩擦力。 成正比 (2)由逐差法可知 5.解析：(1)由打出的纸带可以看出，小车的速度越来越 小，小车做减速运动，则重力沿斜面方向的分力小于摩 a=Ex0=(21.60-8.79-8.79)X10-2m≈ △T2 4×(0.1s)2 擦力，所以要增大领角，则垫木应向左移动。 1.0m/s2 (2)由题图乙读出A,C两点的距离为16.20cm,由于需 (3)设小车质量为M,钩码质量为m,在实验中认为小车 要估读因此16.19一16.21cm都正确。 受到的合力F等于钩码的重力mg,实际上，小车受到 (3)AB、BC之间的时间间隔为T=0,2s,根据匀变速运 的合力小于钩码的重力，当M>m时，a-F图像为直 动推论△x=aT2有a= EC一EAB 线，当不满足M》m时，便有a-F图像的斜率逐渐变 T2 小，选项C正确。 (7.10-9.10)×10m=-0.50m2,负号表示小车 答案(1)平衡摩擦力(2)1.0(3)C (0.2s)2 做减速运动，由于刻度尺的读数需要估读，因此0.9一 第3节牛顿第二定律 0.51m/s2均正确。 新课知识学习 答案(1)左(2)16.20(16.19~16.21均可) 知识点一 (3)0.50(0.490.51均可) 它受到的作用力成正比质量成反比作用力的方向 6.解析：(1)调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板 相同F=m物体所受的合力国际单位制中相应 保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确：在调节 的单位 木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂 对应训练 “重物”，故B错误；实验开始时先接通打点计时器的电 1,C物体所受合外力与物体的质量和加速度无关，故A 源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控 错误：物体的质量由本身性质决定，与合外力与加速度 制木块停下再停止打点计时器，故C选项错误：平衡摩 无关，故B错送根据牛颜第二定律a-开可知，物体的 擦力后，有mgsin日=mgcos0,即以=tan9,与质量无 加速度与合外力成正比，与其质量成反比，故C正确。 关，故通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新 2.解析(1)对物体受力分析，建立坐标如图 调节木板倾斜度，故D正确。 (2)实验中平衡好摩擦力后，要使木块受到的合外力等 于砝码桶及桶内砝码的总重力，要求砝码桶及桶内砝码 质量不能太大，即远小于木块和木块上砝码的总质量。 答案(1)AD(2)远小于 7.解析(1)电磁打点计时器正常工作时使用约4一6V的 根据牛领第二定律 交流电，选项A错误：实验时应先接通电源，后释放小 得mngsin0=ma1 车，选项B正确：平衡摩擦力时应不挂沙桶，只让小车拖 着纸带在木板上匀速运动，选项C错误：为了减小误差， aigsin 0=10x m5 ms 104 参考答案 (2)对物体受力分析建立坐标如图 知识点二 1.SI 2.米m千克（公斤）kg秒s 3.国际单位制 对应训练 LBV5A3WKWWW53353000033 1.B所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出 根据牛顿第二定律得 来的，kg,m、s是力学单位制中的三个基本单位，其他国 mgsin 0-F=ma? 际单位都是由这三个基本单位推导出来的，如牛顿(N) FN=mgcos 0,F=uFN 是导出单位，即1N=1kg·m's2,所以题中A项错误， 联立解得a2=gsin0-gcos0=2.5m82。 B项正确；在国际单位制中，质量的单位只能是kg C错误。 答案(1)5ms2(2)2.5m/s2 2.B可以将右边的力F、时间1和质量n的单位代入公 课时达标演练 式看得到的单位是否和位移x的单位一致：还可以根据 1.B加速度a由物体受到的合力和物体的质量共同决 定，而与速度、位移、时间均无关，故B正确，A、C、D F=ma==兰，将公式的物理量全部换算成基 错误。 2.B石块具有水平向右的加速度，所受重力方向竖直向 本量的单位，就客易判断了。在品十+)式中，在 下，则箱中石块B周围与它接触的物体对其作用力的 边单位是长度单位，而右边的单位推知是速度单位，所 合力方向为斜向右上方，故远B。 以结果一定是错误的，单位制选的不同，不会影响结果 3.B根据牛领第二定律F=na,对甲有F甲=m甲a甲，对 的准确性，故A、C、D错误，B正确。 乙有F乙=m乙a乙，由于两小车所受合外力相同，所以 课时达标演练 m甲ap=m乙a2,即m甲=a之=6ms2 =3,故B正确， 1.C2.D3.D m乙a甲2ms2 4,D在进行数量运算的同时，也要把单位代入运算，带 A、C、D错误。 单位运算时，每一个敏据均要带上单位，且单位换算要 4.A取水平向左为正方向，对物块，由牛顿第二定律有 准确，也可以把题中的已知量的单位都用国际单位制中 一F-mg=ma,代入数据解得a=一7m/s2,故A正确。 的单位表示，计算的结果就用国际单位制中的单位表 5.C对垫你，由牛顿第二定律可得口=品对质量为3训 示，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个 量的单位，只在数字后面写出正确单位即可。在备选的 的小球，由牛顿第二定律可得F#=3ma=kx,解得x= 四个选项中，选项A错误，选项B,C的解题过程正确， ，故C正确。 3F 但不简捷，只有选项D的运算过程正确，且简捷而又 规范。 6.B质量为m的物体，在合外力F作用下产生的加速度 5.C国际单位制中规定，力学量所对应的基本单位是 大小为a,根据牛频第二定律有F=ma,将物体的质量 变为3m、合外力变为3F,此时产生的加速度大小为 米、千克、秒，牛顿、米/秒是导出单位，故A,B、D错误， C项正确。 。==a,故选B 6.A在力学中长度、时间、质量的单位为基本单位，而 7.D由二力合成可知，两力的合力大小为F= m's、N都是导出单位，所以B、C、D错误。 7.B可把p、·的单位用基本单位表示，代入进行单位运 √F2+F27=200N,而fmsx=FN=mg=0.3X 算，看得出的单位是不是：的单位。力的单位用基本单 500N=150N,有F>Fmx,则沙发要做匀加速直线运 动，由牛顿第二定律有F一∫mx=ma,可得a=1m/s2, 位表示1Pa=1=1kg·ms, m2 m2 ，0的单位用基本单位 故D项正确。 表示：kg/m3。 8.C设物体A的质量为m,根据牛顿第二定律有F:= 8.C密度、加速度、长度、质量和时间不是单位的名称， ma1=10m,F2=ma2=4m,当力F1和F2同时作用在物体 而是物理量的名称，牛、米每秒是国际单位制中的导出 A上时，合力的范围为6m≤F合≤14m,则加速度的范围为 单位，千克是国际单位制中的基本单位，都偏于国际单 6m/s2≤a= F台≤14m,故C正确，A.B.D错误， 位，正确选项为C。 9.C本题考查利用基本单位和物理公式导出新的物理 9.B物理公式在确定物理量之间的数量关系的同时也 量的单位。根据功的定义式W=F!可知，它的单位是 确定了物理量的单位关系。在F一kma中，只有m的单 由力的单位和位移单位组成，在国际单位制中，功的单 位取kg,a的单位取ms2,F的单位取N时，k才等 位是J,力和位移的单位分别是N和m,故1J=1N·m,选 于1，即在国际单位制中k=1,故B正确。 项A、B均正确。又由F=ma,可知1N=1kg·m/s2, 10.D由牛顿第二定律可知A、B正确：初速度为0的匀 所以1N·m=1kg·m/s2·m=1kg·m2/s2,选项 加速直线运动中，o,a、F三者的方向相同，故C正确： D正确。 合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于 10.C把A、B两滑块作为一个整体，由牛 加速度与速度的方向关系，D错误。 顿第二定律得(M什m)gsin0-1(M十 第4节力学单位制 m)gcos0=(M十m)a,解得a=g(sin0- 新课知识学习 H1cos),由于a<gsin0,B随A一起下 知识点一 滑过程中必然受到A对它沿斜面向上 1.(1)物理量之间的关系推导出其他物理量的单位 的摩擦力，设摩擦力为Fg,对B受力分析，如图所示，由 基本量基本单位(2)质量米、千克和秒 牛领第二定律得mgsin0-FiB=a,解得FB=mgsin0- 2.根据物理关系 ma=mgsin 0-mg(sin 0-ui cos 0)=gimgcos 0, 3.基本单位和导出单位 C正确。 105