2021版高考物理教科版大一轮复习基础自查学案：3.2 牛顿第二定律 两类动力学问题
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第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题
必备知识
一、牛顿第二定律 单位制
1.牛顿第二定律:
(1)内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。加速度的方向与作用力的方向相同。
(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。
如图甲所示,一人在大型超市购物时,随扶梯一起向上匀加速运动。
则:a.人的受力如图乙所示。
b.水平方向:f=macosθ,
竖直方向:N-mg=masinθ。
2.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:由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
二、牛顿第二定律的应用
1.动力学的两类基本问题:
第一类:已知受力情况求物体的运动情况。
第二类:已知运动情况求物体的受力情况。
2.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。
基础小题
1.判断下列题目的正误。
(1)牛顿第二定律表达式F=ma在任何情况下都适用。 ( )
(2)物体所受合外力大,其加速度一定大。 ( )
(3)对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力,当力刚作用瞬间,物体立即获得加速度。 ( )
(4)物体由于做加速运动,所以才受合外力作用。 ( )
(5) F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关。 ( )
(6)物体所受合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。 ( )
(7)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系。 ( )
提示:(1)×。牛顿第二定律只适用于惯性参考系和解决宏观物体的低速运动问题。
(2)×。根据牛顿第二定律,如果物体的质量很大,虽然合外力很大,其加速度不一定大。
(3)√。由于物体的加速度与合外力是瞬时对应关系,因此当力作用瞬间,物体会立即产生加速度。
(4)×。根据因果关系,合外力是产生加速度的原因,即物体由于受合外力作用,才会产生加速度。
(5)√。牛顿第二定律F=ma是矢量式, a的方向与F的方向相同,与速度方向无关。
(6)√。由牛顿第二定律知物体所受合外力减小,加速度一定会减小,如果物体加速,其速度会增大,如果物体减速,其速度会减小。
(7)√。物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系。
2.(教材改编题)(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是 ( )
A.加速度与合外力的关系是瞬时对应关系,即a与F同时产生、同时变化、同时消失
B.物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零
C.物体的速度为零,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,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零
【解析】选A、C、D。加速度与合外力的关系是瞬时对应关系,则A正确;物体的速度大小与加速度大小及所受合外力大小无关,故C、D正确,B错误。
3.(多选)关于单位制,下列说法中正确的是 ( )
A.kg、m/s、N是导出单位
B.kg、m、C是基本单位
C.在国际单位制中,时间的基本单位是s
D.在国际单位制中,力的单位是根据牛顿第二定律定义的
【解析】选C、D。在力学中选定m(长度单位)、kg(质量单位)、s(时间单位)作为基本单位,可以导出其他物理量的单位,力的单位(N)是根据牛顿第二定律F=ma导出的,故C、D正确。
4.(多选)受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上做直线运动,其v-t 图线如图所示,则 ( )
A.在0～t1时间内,外力F大小不断增大
B.在t1时刻,外力F为零
C.在t1～t2时间内,外力F大小可能不断减小
D.在t1～t2时间内,外力F大小可能先减小后增大
【解析】选C、D。v-t图像的斜率表示加速度,在0～t1时间内,物体做加速度减小的加速运动,由牛顿第二定律得,F-f=ma,所以外力F不断减小,选项A错误;在t1时刻,加速度为零,外力F等于摩擦力f,选项B错误;在t1～t2时间内,物体做加速度增大的减速运动,由牛顿第二定律得,f-F=ma′,所以外力F可能不断减小,选项C正确;若物体静止前,外力F已减至零,则此后,外力F必再反向增大,选项D正确。
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