第4章 第14节 牛顿第二定律-【名师大课堂】2025年初升高物理衔接教程

初升高衔接教材 物理 m (2M+m)tanθ= 1 2Mm +1 tanθ ,当 m→∞时,有μ≥ 1 tanθ ,即当tanθ≥1 μ 时,无论怎样增大m,不能使滑块 沿地面滑动,故D错误。 8.AC 两物体合力均为0,故P受到重力、Q 对P的支 持力两个力,Q 受到重力、地面对Q 的支持力、P对Q 的压力、水平力F 和摩擦力共5个力,故 A、C正确, B、D错误。 甲 9.解析:(1)当木板与水平面的夹角为 45°时,物块 A、B刚好要 滑 动,A、B 整体的受力 分 析 如 图 甲 所 示,受 到 木板的支持力为FN=3mgcos45°= 3 2 2 mg 。 乙 (2)当 木 板 与 水 平 面 的 夹 角 为45° 时,两物 块 刚 好 要 滑 动,对 A物 块 受力分析如图乙所示,A受到的支 持力为FN1=mgcos45°= 2 2mg 沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦 力为Ff1=μFN1=μmgcos45° 根据平衡条件可知FT=mgsin45°+μmgcos45°①。 丙 (3)对B物块受力分析如图丙所 示,B受重力、支持力、拉力、压力、 两个摩擦力作用共6个力作用。 (4)沿斜面方向,B 与斜面之间的 滑动 摩 擦 力 为 Ff=μFN=μ· 3mgcos45° 根据平衡条件可知 2mgsin45°=FT+μmgcos45°+ μ·3mgcos45°② 将①代入②,可得2mgsin45°=mgsin45°+μmgcos45°+ μmgcos45°+μ·3mgcos45° 解得μ= 1 5 ,FT= 3 2 5 mg 。 答案:(1)图见解析 3 22 mg (2)图见解析 22mg (3)图见解析 6个 (4)15 3 2 5 mg 10.解析:(1)垂直于轨道方向,物体处于平衡状态,可得 FN1=mgcos45° 解得轨道对物体的弹力大小为FN1= 2 2mg 。 (2)以木箱为研究对象,受力如图 所示,由牛顿第三定律可知,物体 对轨道的压力为 FN'=FN1= 2 2mg 木箱在水平方向满足 Ff=FN'sin45°= 1 2mg 故木箱受到的摩擦力大小为1 2mg ,方向水平向左。 答案:(1)22mg (2)12mg 水平向左 第四章 运动和力的关系 第十三节 牛顿第一定律 初中知识 温习旧知 练习1 B 练习2 C 巩固提升 针对训练 1.AB 重心、合力的概念,体现了等效思想,故A正确; 用质点代替物体是建立理想化 模 型 的 方 法,故B正 确;伽利略通过“冲淡重力”的斜面实验得出自由落体 运动是匀变速直线运动,故C错误;在地球上完全不 受力的物体是没有的,故牛顿第一定律不可以用实验 直接验证,而是以可靠的实验为基础,运用逻辑推理 得到的,故D错误。 2.B 力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体 运动的原因,选项A错误,B正确;物体在任何情况下 都具有惯性,与运动状态无关,选项C错误;伽利略的 理想实验结论,是在实验的基础上通过合理推理得到 的,不能通过实验直接验证,选项D错误。 3.D 梦 天 实 验 舱 内,水 球 质 量 越 大 其 惯 性 越 大,故 选D。 4.解析:(1)为了使小车滑到水平面时的速度相同,实验 时应让小车从同一斜面的同一高度滑下。 (2)小车滑行的距离越远,说明小车运动的速度改变 得越慢。 (3)如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车 将在水平面上做匀速直线运动。 (4)实际中不存在不受力的物体,牛顿第一定律是在 大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出 的,不能用实验直接验证,但是个正确的定律,故选C。 答案:(1)速度 (2)慢 (3)匀速直线 (4)C 第十四节 牛顿第二定律 巩固提升 针对训练 1.B 由牛顿第二定律知,它所受合力恒定不变时,加速 度也恒定不变,合力发生改变的一瞬间,物体的加速 度立即发生改变,故A正确;由牛顿第二定律可知,合 力一旦变小,物体的加速度一定也立即变小,若与速 度方向相反,物体的速度一定减小,若与速度方向相 同,则物体的速度变大,故B错误,C正确;多个恒力 作用在物体上,若只改变其中一个力,则合力一定变 化,所以物体的加速度一定改变,故D正确。 2.D 当用水平力F1=30N推它时,由牛顿第二定律可 知a= F1 m ,解得m= F1 a = 30 1.5kg=20kg ,当水平推力 增为F2=60N时,由牛顿第二定 律 可 知a'= F2 m = 60 20m /s2=3m/s2,故选D。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 27 参考答案 3.B 由于物体在五个力的作用下保持静止,则其所受 合力为零,这就相当于受两个等大反向的力,即某个 力和其余几个力的合力,其中某个力逐渐减小,而其 余几个力的合力是不变的,则其合力就在这个力的反 方向逐渐增大,这个力再由零增大到原来大小,则合 力又会逐渐减小直到变为零,所以合力变化为先增大 后减小,故加速度a先增大后减小,B正确,D错误;合 力的方向始终与其余几个力的合力保持一致,由牛顿 第二定律 有 F合 =ma,则 可 知 其 加 速 度 先 增 大 后 减 小,又由于其合力方向始终不变,则加速度方向始终 不变,所以其速度会一直增大,最后F5 再增大到原来 的值时开始做匀速直线运动,A、C错误。 4.A 对D受力分析,当工件A与D之间恰好没有作用 力时,D只受到重力、B对D的弹力共两个力的作用, 弹力方向垂直接触面(沿B、D的轴心连线方向),弹力 和重力的合力产生加速度,如图所示,根据牛顿第二 定律得F合 =ma= mgtan60°= 3 3mg ,则当a= 33g 时A 与D之间恰好没有作用力,所以工件D与B之间的作 用力大小为FN= mg sin60°= 2 3 3 mg ,故选A。 5.BD 以B球为研究对象,进行受力分析,由胡克定律 有F=k(L0-L),解得k= F L0-L ,故A错误,B正确; 若突然将力F 撤去,撤去瞬间,弹簧来不及发生形变, 则弹力不能瞬间改变,故 A所受合力仍然为0,加速 度为0,B水平方向只受弹簧的弹力,大小为F,根据 牛顿第二定律有a=Fm ,故C错误,D正确。 6.解析:水平拉小物块时,根据牛顿第二定律有F-μmg =ma 斜向右上拉小物块时,根据牛顿第二定律有Fcos60° -μ(mg-Fsin60°)=ma 联立上述两式,代入数据解得μ= 3 3 。 答案:3 3 第十五节 牛顿运动定律的应用 巩固提升 针对训练 1.B 对小车上的小物块进行受力分析如图所示,小物 块所受合力水平向右,大小为F合 =mgtanθ,故小车 和小物块一起在水平方向做匀变速直线运动时,小车 的加速度方向水平向右,大小为a=gtanθ,则小车可 以向右做匀加速直线运动,或小车向左做匀减速直线 运动。若小车向右做匀加速直线运动,当小车突然停 止运动后,小物块由于惯性保持以小车停止运动那一 刻的水平方向的速度运动,即小物块离开小车做平抛 运动;若小车向左做匀减速直线运动,当小车突然停 止运动后,小物块由于惯性向左冲上斜面,在冲上斜 面的过程中小物块做匀减速直线运动,故 A、C、D错 误,B正确。 2.A 对小球进行受力分析,受到重力和轻绳拉力,竖直 方向有Fcosθ=mg,水平方向有Fsinθ=ma,解得a= gtanθ,方向水平向左,故选A。 3.C 对A由牛顿第二定律有F-FT-μmAg=mAa,对 B由牛顿第二定律有FT-μmAg=mBa,联立解得F= 7N,故选C。 4.D 以 整 体 为 研 究 对 象,由 牛 顿 第 二 定 律 得 a= F mA+mB+mC ,以C为研究对象,由牛顿第二定律得 Tb=mCa= mCF mA+mB+mC ,加上物体D后,相当于B 物体的质量变大,所以Tb 变小,故A、B错误;以B、C 为研究对象,由牛顿第二定律得 Ta=(mB+mC)a= (mB+mC)F mA+mB+mC = F 1+ mA mB+mC ,加上物体D后,相当于 B物体的质量变大,所以Ta 变大,故C错误,D正确。 5.解析:(1)巴士匀加速行驶10s后的速度v=36km/h =36×10003600 m /s=10m/s 由a=ΔvΔt 得 巴 士 做 匀 加 速 运 动 的 加 速 度a1= v t = 10m/s 10s =1m /s2。 (2)巴士所受的阻力f=ma2=8000×0.5=4000N。 (3)巴士做匀加速运动的位移x1= v 2t1=50m 巴士 做 匀 速 运 动 的 位 移 x2=vt2=10×300m= 3000m 巴士做匀减速运动的位移x3= v2 2a2 =100m A、B 两个站点之间的距离x=x1+x2+x3=3150m。 答案:(1)1m/s2 (2)4000N (3)3150m 6.解析:(1)在0~4s内物体向右做匀减速直线运动的 加速 度 为a1,则 由v-t图 像 得 加 速 度a1= Δv Δt= 0-8 4 m /s2=-2m/s2 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 37 初升高衔接教材 物理 第十四节 牛顿第二定律 高中教 材分析 准确表述牛顿第二定律内容;能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿 第二定律,理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁 一 对牛顿第二定律的理解 1.表达式F=ma的理解 (1)单位统一:表达式中F、m、a三个物理量 的单位都必须是国际单位。 (2)F的含义:F是合力时,加速度a指的是 合加速度,即物体的加速度;F 是某个力时, 加速度a是该力产生的加速度。 2.牛顿第二定律的六个性质 性质 理解 因果性 力是产生加速度的原因,只要物体所 受的合力不为0,物体就具有加速度 矢量性 F=ma是一个矢量式。物体的加速 度方向由它受到的合力方向决定,且 总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合力是瞬时对应关系,同时 产生,同时变化,同时消失 同体性 F=ma中F、m、a都是对同一物体而 言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加 速度,物体的实际加速度是这些加速 度的矢量和 相对性 物体的加速度是相对于惯性参考系 而言的,即牛顿第二定律只适用于惯 性参考系 3.两个加速度公式的区别 定义式 a=ΔvΔt 它给出了测量物体的加速 度的方法 决定式 a=Fm 它揭示了物体产生加速度 的原因及影响物体加速度 的因素 关于牛顿第二定律,下列说法不正确 的是 ( ) A.牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量 式,a与F 方向始终相同 B.某一瞬间的加速度,只能由这一瞬间的 外力决定,而与这一瞬间之前或之后的 外力无关 C.在公式F=ma中若F 为合力,则a等于 作用在该物体上的每一个力产生的加速 度的矢量和 D.物体的运动方向一定与物体所受合力的 方向相同 [解析] 牛顿第二定律的表达式F=ma是 矢量式,a与F 方向始终相同,故A正确;根 据a=Fm 知,合力变化时,加速度随之变化, 某一瞬时的加速度,只能由这一瞬时的外力 决定,而与这一瞬时之前或之后的外力无 关,故B正确;在公式F=ma中,若F 为合 力,a等于作用在物体上的合力与质量的比 值,根据力的独立作用原理知,a 等于作用 在该物体上的每一个力产生的加速度的矢 量和,故C正确;根据F=ma知加速度的方 向与合力的方向相同,但运动的方向不一定 与加速度方向相同,所以物体的运动方向与 物体 所 受 合 力 的 方 向 不 一 定 相 同,故 D 错误。 [答案] D 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 25 第四章 运动和力的关系 二 牛顿第二定律的应用 1.应用牛顿第二定律解题的一般步骤 2.常用方法 合 成 法 (1)确定研究对象,画出受力分析图,将各 个力按照力的平行四边形定则在加速度 方向上合成,直接求出合力 (2)根据牛顿第二定律列式求解 分 解 法 (1)确定研究对象,画出受力分析图,根据 力的实际效果,将某一个力分解成两个 分力 (2)根据牛顿第二定律列式求解,应用此 法时要求对力的作用效果有清楚的认识, 要按照力的实际效果进行分解 续表 正 交 分 解 法 当物体受到多个力的作用时,利用正交分 解法较为简单,利用正交分解法需要建立 直角坐标系,建系原则是尽可能少的分解 矢量,因此建系有两种情况: (1)沿加速度的方向建一坐标轴,沿垂直 加速度方向建一坐标轴,这种方法不需要 分解加速度 (2)沿某特定方向建立坐标系,这样可能 少分解力,但需要分解加速度,此时应用 Fx=max,Fy=may 求解 2023年10月31 日,神舟十六号载人飞 船返回舱成功着陆,如 图所示为返回舱着陆瞬 间的照片。已知返回舱的质量为m,着陆前 某时刻返回舱除重力外其他外力的合力大 小为F,方向竖直向上,重力加速度为g,整 个过程返回舱竖直下落,以竖直向下为正方 向,则此时刻返回舱的加速度为 ( ) A.Fm-g B.g- F m C.Fm+g D.- Fm+g [解析] 以竖直向下方向为正方向,由牛顿 第二定律有-F+mg=ma,解得a=g-Fm , 故选B。 [答案] B 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.下列关于力、加速度、速度三者的关系中,不 正确的是 ( ) A.合力发生改变的一瞬间,物体的加速度 立即发生改变 B.合力一旦变小,物体的速度一定也立即 变小 C.合力逐渐变小,物体的速度可能变小,也 可能变大 D.多个恒力作用在物体上,若只改变其中 一个力,则物体的加速度一定改变 2.一物体质量为m,放在光滑水平地面上,当 用水平力 F1=30N 推它时,其加速度为 1.5m/s2;当水平推力增为F2=60N时,其 加速度为 ( ) A.1m/s2 B.1.5m/s2 C.2.5m/s2 D.3m/s2 3.如图所示,物体在5个力的作用下保持静 止。现将力F5 先减小到0,再增大到原来的 值,其他四个力大小不变,则有关物体的运动 说法正确的是 ( ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 35 初升高衔接教材 物理 A.速度先增大后减小 B.加速度先增大后减小 C.速度逐渐增大 D.加速度逐渐增大 4.水平路面上有一货车运载着5个相同的、质 量均为 m 的光滑均质圆柱形工件,其中4 个恰好占据车厢底部,另有一个工件D置 于工件A、B之间(如图所示),重力加速度 为g。汽车以某一加速度向左运动时,工件 A与D之间恰好没有作用力,此时工件D 与B之间的作用力大小为 ( ) A.2 33 mg B. 3 3mg C.3mg D.2 3mg 5.(多选)A、B两球的质 量均为 m,两球之间用 轻弹簧相连,放在光滑 的水平地面上,A球左 侧靠墙,弹簧原长为L0,用恒力F 向左推B 球使弹簧压缩,如图所示,整个系统处于静 止状态,此时弹簧长为L,下列说法正确的 是 ( ) A.弹簧的劲度系数为FL B.弹簧的劲度系数为 FL0-L C.若突然将力F撤去,撤去瞬间,A、B两球 的加速度均为0 D.若突然将力F撤去,撤去瞬间,A球的加 速度为0,B球的加速度大小为Fm 6.如图所示,粗糙水平面上放置一个小物块, 在力F作用下沿水平面向右加速运动。在 保持力F 大小不变的情况下,发现当F 与 水平面成60°夹角斜向右上时,物块的加速 度相同。求物块与水平面间的动摩擦因 数μ。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第十五节 牛顿运动定律的应用 高中教 材分析 能用牛顿运动定律解决两类主要问题:已知物体的受力情况确定物体的运动情况、已 知物体的运动情况确定物体的受力情况;掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路 和方法 一 已知物体的受力求运动情况 1.由物体的受力情况确定其运动情况的思路 物体受 力情况 → 牛顿第 二定律 → 加速 度a → 运动学 公式 → 物体运 动情况 2.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分 析和运动分析,并画出物体的受力示意图。 (2)根据力的合成与分解的方法,求出物体 所受的合力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的 加速度。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 45