2012届高考物理验证牛顿运动定律实验复习教案

牛顿第二定律1．牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成 ，跟物体的质量成 ．加速度的方向与作用力方向 ．① 表达式：F = ．② 适用范围：只适用于 参考系（相对地面静止或匀速直线运动的参考系）；只适用于 物体（相对于分子、原子）、 运动（远小于光速）的情况．2．单位制：① 力学单位制：单位制由基本单位和导出单位共同组成．② 力学中的基本单位：力学单位制中的基本单位有 （kg ）、______（m ）和 （s ）．③ 导出单位：导出单位有N 、m/s 、m/s 2等．3．牛顿运动定律的应用：两类基本问题，即由受力情况分析判断物体的运动情况；由运动情况分析判断物体的受力情况，关系如图．1．关于力和运动的关系，下列说法正确的是 （ ） A ．物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用 B ．物体的位移不断增大，表示物体必受力的作用C ．若物体的位移与时间的平方成正比，表示物体必受力的作用D ．物体的速率不变，则其所受合力必为02．在牛顿第二定律公式F = kma 中，比例系数k 的数值 （ ） A ．在任何情况下都等于1B ．是由质量m 、加速度a 和力F 三者的大小所决定的C ．是由质量m 、加速度a 和力F 三者的单位所决定的D ．在国际单位制中一定等于13．楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ = 37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F = 10 N ，刷子的质量为m = 0.5 kg ，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ = 0.5，天花板长为L = 4 m ．sin 37° = 0.6，cos 37° = 0.8，g 取10 m/s 2．试求：⑴ 刷子沿天花板向上的加速度；⑵ 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．〖考点1〗对牛顿第二定律的理解【例1】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质量为m ，2、4质量为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a 1、a 2、a 3、a 4．重力加速度大小为g ，则有（ ） A ．a 1 = a 2 = a 3 = a 4 = 0 B ．a 1 = a 2 = a 3 = a 4 = gC ．a 1 = a 2 = g ，a 3 = 0，a 4 = (m + M )g /MD ．a 1 = g ，a 2 = (m + M )g /M ，a 3 = 0，a 4 = (m + M )g /M【变式跟踪1】如图所示，质量为m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB 托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为 （ ）A ．0B ．233gC ．gD ．33g〖考点2〗整体法、隔离法的灵活应用【例2】如图所示，一夹子夹住木块，在力F 作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m 、M ，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f ．若木块不滑动，力F 的最大值是 （ ） A ．2f (m +M )/M B ．2f (m +M )/mC ．2f (m +M )/M – (m + M )gD ．2f (m +M )/M + (m ＋M )g【变式跟踪2】如图所示，50个大小相同、质量均为m 的小物块，在平行于斜面向上的恒力F 作用下一起沿斜面向上运动．已知斜面足够长，倾角为30°，各物块与斜面的动摩擦因数相同，重力加速度为g ，则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为 （ ）A ．F /25B ．24F /25C ．24mg + F /2D ．因为动摩擦因数未知，所以不能确定 〖考点3〗动力学的两类基本问题【例3】为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系．小明同学用石蜡做成两条质量均为m 、形状不同的“A 鱼”和“B 鱼”，如图所示．在高出水面H 处分别静止释放“A 鱼”和“B 鱼”， “A 鱼”竖直下潜h A 后速度减为零，“B 鱼””竖直下潜h B 后速度减为零．“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力．已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍，重力加速度为g ，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度．假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计．求： ⑴“A 鱼”入水瞬间的速度v A1；⑵“A 鱼”在水中运动时所受阻力f A ；⑶“A 鱼”与“B 鱼”在水中运动时所受阻力之比f A ∶f B ．【变式跟踪3】质量为10 kg 的物体在F = 200 N 的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ = 37°，如图所示．力F 作用2 s 后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25 s 后，速度减为零．求：物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移x（已知sin 37° = 0.6，cos 37°= 0.8，g = 10 m/s 2）．1．【2012·安徽卷】如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F ，则 （ ） A ．物块可能匀速下滑 B ．物块仍以加速度a 匀加速下滑C ．物块将以大于a 的加速度匀加速下滑D ．物块将以小于a 的加速度匀加速下滑 【预测1】如图所示，质量分别为m 和2m 的两个小球置于光滑水平面上，且固定在一轻质弹簧的两端，已知弹簧的原长为L ，劲度系数为k .现沿弹簧轴线方向在质量为2m 的小球上有一水平拉力F ，使两球一起做匀加速运动，则此时两球间的距离为 （ ） A ．F 3k B ．F 2k C ．L + F 3k D ．L + F2k2．【2013广东高考】．如图所示，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相同的光滑轨道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A 处自由滑向B 处，下列说法正确的有 （ ）A ．甲的切向加速度始终比乙的大B ．甲、乙在同一高度的速度大小相等C ．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D ．甲比乙先到达B 处【预测2】如图所示，AB 和CD 为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R 和r 的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点P ．设有一重物先后沿两个斜槽，从静止出发，由A 滑到B 和由C 滑到D ，所用的时间分别为t 1和t 2，则t 1与t 2之比为 （ ）A ．2∶1B ．1∶1C ．3∶1D ．1∶ 33．【2013江苏高考】如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为m 1 和m 2，各接触面间的动摩擦因数均为μ．重力加速度为g ． ⑴ 当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小； ⑵ 要使纸板相对砝码运动,,求需所拉力的大小；⑶ 本实验中，m 1 = 0. 5 kg 、m 2 = 0. 1 kg ，μ = 0. 2,砝码与纸板左端的距离d = 0. 1 m ，取g =10m/ s 2．若砝码移动的距离超过l = 0. 002 m ，人眼就能感知．为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大?【预测3】如图所示，光滑水平桌面上的布带上静止放着一质量为m = 1.0 kg 的小铁块，它离布带右端的距离为L = 0.5 m ，铁块与布带间动摩擦因数为μ = 0.1．现用力从静止开始向左以a 0 = 2 m/s2的加速度将布带从铁块下抽出，假设铁块大小不计，铁块不滚动，g 取10 m/s 2，求： ⑴ 将布带从铁块下抽出需要多长时间？ ⑵ 铁块离开布带时的速度大小是多少？ 4．【2013安徽高考】如图所示，质量为M 、倾角为α的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为 k 、自然长度为 l 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为 m 的物块．压缩弹簧使其长度为 0.75l 时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g ． ⑴ 求物块处于平衡位置时弹簧的长度；⑵ 选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用 x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动； ⑶ 求弹簧的最大伸长量；⑷为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？【预测4】如图（a ）所示，“”形木块放在光滑水平地面上，木块水平表面AB 粗糙，光滑表面BC 与水平面夹角为θ = 37°．木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当力传感器受压时，其示数为正值；当力传感器被拉时，其示数为负值．一个可视为质点的滑块从C 点由静止开始下滑，运动过程中，传感器记录到的力和时间的关系如图（b ）)所示．已知sin 37° = 0.6，cos 37° = 0.8，g 取10 m/s 2．求： ⑴ 斜面BC 的长度； ⑵ 滑块的质量；⑶ 运动过程中滑块发生的位移．1．根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是 （ ） A ．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比 B ．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C ．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D ．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比 2．如图所示，一木块在光滑水平面上受一恒力F 作用而运动，前方固定一个弹簧，当木块接触弹簧后 （ ） A ．将立即做变减速运动 B ．将立即做匀减速运动C ．在一段时间内仍然做加速运动，速度继续增大D ．在弹簧处于最大压缩量时，物体的加速度为零3．质量为1 kg 的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t s 内的位移为x m ，则F 的大小为（单位为N ） （ ）A ．2x t 2B ．2x 2t －1C ．2x 2t ＋1D ．2x t －14．一个原来静止的物体，质量是7 kg ，在14 N 的恒力作用下，则5 s 末的速度及5 s 内通过的路程为（ ）A ．8 m/s 25 mB ．2 m/s 25 mC ．10 m/s 25 mD ．10 m/s 12.5 m5．如图所示，A 、B 为两个质量相等的小球，由细线相连，再用轻质弹簧悬挂起来，在A 、B 间细线烧断后的瞬间，A 、B 的加速度分别是 （ ） A ．A 、B 的加速度大小均为g ，方向都竖直向下B ．A 的加速度为0，B 的加速度大小为g 、竖直向下C ．A 的加速度大小为g 、竖直向上，B 的加速度大小为g 、竖直向下D ．A 的加速度大于g 、竖直向上，B 的加速度大小为g 、竖直向下6．如图所示，水平面上质量均为4 kg 的两木块A 、B 用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态．现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做加速度为5 m/s 2的匀加速直线运动．选定A 的起始位置为坐标原点，g = 10 m/s 2，从力F 刚作用在木块A 的瞬间到B 刚好离开地面这个过程中，力F 与木块A 的位移x 之间关系图象正确的是 （ ）7．如图所示，物块a 放在竖直放置的轻弹簧上，物块b 放在物块a 上静止不动．当用力F 使物块b 竖直向上做匀加速直线运动时，在下面所给的四个图象中，能反映物块b 脱离物块a 前的过程中力F 随时间t 变化规律的是 （ ）8．物体由静止开始做直线运动，则上下两图对应关系正确的是（图中F 表示物体所受的合力，a 表示物体的加速度，v 表示物体的速度） （ ）9．如图所示，在倾角为θ的斜面上方的A 点处放置一光滑的木板AB ，B 端刚好在斜面上．木板与竖直方向AC 所成角度为α，一小物块自A 端沿木板由静止滑下，要使物块滑到斜面的时间最短，则α与θ角的大小关系应为 （ ）A ．α = θB ．α = θ2C ．α = θ3D ．α = 2θ10．质量均为m 的A 、B 两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A紧靠墙壁，如图所示，今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间 （ ） A ．A 球的加速度为 F /2m B ．A 球的加速度为零 C ．B 球的加速度为F /2m D ．B 球的加速度为F /m11．如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆轨道与水平轨道面相切于M 点，与竖直墙相切于A 点，竖直墙上另一点B 与M 的连线和水平面的夹角为60°，C 是圆轨道的圆心．已知在同一时刻，a 、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点；c球由C 点自由下落到M 点．则 （ ）A ．a 球最先到达M 点B ．b 球最先到达M 点C ．c 球最先到达M 点D ．c 、a 、b 三球依次先后到达M 点12．一物体重为50 N ，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，现加上如图所示的水平力F 1和F 2，若F 2 = 15 N 时物体做匀加速直线运动，则F 1的值可能是（g ＝10 m/s 2） （ ） A ．3 N B ．25 N C ．30 N D ．50 N13．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～t 1时间内，外力F 大小不断增大 B ．在t 1时刻，外力F 为零C ．在t 1～t 2时间内，外力F 大小可能不断减小D ．在t 1～t 2时间内，外力F 大小可能先减小后增大14．用一水平力F 拉静止在水平面上的物体，在F 从0开始逐渐增大的过程中，加速度a 随外力F 变化的图象如图所示，g = 10 m/s 2，则可以计算出 （ ） A ．物体与水平面间的最大静摩擦力 B ．F 为14 N 时物体的速度C ．物体与水平面间的动摩擦因数D ．物体的质量15．某同学为了探究物体与斜面间的动摩擦因数进行了如下实验，取一质量为m 的物体使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，若已知斜面的倾角α = 30°，取重力加速度g = 10 m/s 2，则由此可得 （ ） A ．物体的质量为3 kgB ．物体与斜面间的动摩擦因数为39C ．撤去推力F 后，物体将做匀减速运动，最后可以静止在斜面上D ．撤去推力F 后，物体下滑时的加速度为103m/s 216．一辆质量为1.0×103 kg 的汽车，经过10 s 由静止加速到速度为108 km/h 后匀速前进．求：⑴ 汽车受到的合力大小；⑵ 如果关闭汽车发动机油门并刹车，设汽车受到的阻力为6.0×103 N，求汽车由108 km/h 到停下来所用的时间和所通过的路程．17．静止在水平面上的A 、B 两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图，轻绳长L = 1 m ，承受的最大拉力为8 N ，A 的质量m 1 = 2 kg ，B 的质量m 2 = 8 kg ，A 、B 与水平面间的动摩擦因数μ = 0.2，现用一逐渐增大的水平力F 作用在B 上，使A 、B 向右运动，当F 增大到某一值时，轻绳刚好被拉断（g = 10 m/s 2）．⑴ 求绳刚被拉断时F 的大小；⑵ 若绳刚被拉断时，A 、B 的速度为2 m/s ，保持此时的F 大小不变，当A 静止时，A 、B 间的距离为多少？18．质量为0.3 kg 的物体在水平面上做直线运动，图中a 、b 直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力时的v – t 图象，取g = 10 m/s 2．求： ⑴ 物体受滑动摩擦力多大？ ⑵ 水平拉力多大？19．如图所示，倾角为37°，长为l = 16 m 的传送带，转动速度为v = 10 m/s ，动摩擦因数μ = 0.5，在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m = 0.5 kg 的物体．已知sin 37° = 0.6，cos 37°= 0.8，g = 10 m/s 2．求：⑴ 传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间； ⑵ 传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．参考答案：1．正比反比相同惯性宏观低速2．千克米秒1．AC；物体的速度不断增大，一定有加速度，由牛顿第二定律知，物体所受合力一定不为0，物体必受力的作用，A正确；位移与运动时间的平方成正比，说明物体做匀加速直线运动，合力不为0，C正确；做匀速直线运动的物体的位移也是逐渐增大的，但其所受合力为0，故B错误；当物体的速率不变，速度的方向变化时，物体具有加速度，合力不为0，D错误．2．CD；物理公式在确定物理量的数量关系的同时也确定了物理量单位的关系．牛顿第二定律的公式F= ma 是根据实验结论导出的，其过程简要如下：实验结论1：a∝F；实验结论2：a∝m-1；综合两个结论，得a∝F/m或F ∝ma．式子写成等式为F = kma，其中k为比例常数．如果选用合适的单位，可使k= 1．为此，对力的单位“N”做了定义：使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即1 N = 1 kg·m/s2．据此，公式F = kma中，如果各物理量都用国际单位（即F用N作单位、m用kg作单位、a用m/s2作单位)，则k = 1．由此可见，公式F = kma中的比例常数k的数值，是由质量m、加速度a和力F三者的单位所决定的，在国际单位制中k = 1，并不是在任何情况下k都等于1，故选项A、B错，选项C、D正确．3．答案⑴2 m/s2⑵2 s⑴刷子受力如图所示，对刷子沿斜面方向由牛顿第二定律得：F sinθ–mg sinθ–F f = ma垂直斜面方向上受力平衡，有：F cos θ = mg cosθ + F N其中F f = μF N由以上三式得：a = 2 m/s2．⑵由L = at2/2得：t = 2 s．例1 C；在抽出木板的瞬时，物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a1 = a2 = g；而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg，因此物块3满足mg = F，a3 = 0；由牛顿第二定律得物块4满足a4 = (F + Mg)/M = (M + m)g/M，所以C对．变式1 B；平衡时，小球受到三个力：重力mg、木板AB的支持力F N和弹簧拉力F T，受力情况如图所示．突然撤离木板时，F N突然消失而其他力不变，因此F T与重力mg的合力F =mgcos 30°=233mg，产生的加速度a =Fm=233g，B正确．例2 A；对木块M，受到两个静摩擦力f和重力Mg三个力而向上运动，由牛顿第二定律得木块不滑动的最大加速度大小为a m = (2f–Mg)/M①对整体，受到两个力，即力F和整体重力(m + M)g，由牛顿第二定律得F–(m+ M)g= (m+ M)a ②代入最大加速度即得力F的最大值F m= 2f(m+ M)/M，A项正确．变式 2 B；设题中50个小物块组成的整体沿斜面向上的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得F–50μmg cos30°–50mg sin30°= 50ma；从整体中将第3、4、…、50共48个小物块隔离出来进行受力分析，设第2个小物块对第3个小物块的作用力大小为F N，由牛顿第二定律得F N–48μmg cos30°– 48mgsin30° = 48ma；联立以上两式解得F N =24F/25，由牛顿第三定律可知，第3个小块对第2个小物块作用力大小为24F/25，故选项B正确．例3 ⑴“A鱼”在入水前做自由落体运动，有v A12– 0 = 2gH①得：v A1 = 2gH ②⑵“A鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为a A，有F浮 + f A-mg = ma A③0 - v A12 = – 2 a A h A④由题意：F浮 = 10mg/9 由②③④式得f A = mg(H/h A– 1/9) ⑤⑶考虑到“B鱼”的受力、运动情况与“A鱼”相似，有f B = mg(H/h B– 1/9) ⑥综合⑤、⑥两式，得f A：f B = h B(9H - h A)/[h A(9H - h B)]．变式3设力F作用时物体沿斜面上升的加速度大小为a1，撤去力F后其加速度大小变为a2，则：a1t1= a2t2①有力F作用时，对物体受力分析并建立直角坐标系如图所示．由牛顿第二定律可得：F cosθ–mg sinθ–F f1 = ma1②F f1 = μF N1 = μ(mg cos θ + F sin θ) ③撤去力F后，对物体受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：–mg sinθ–F f2= –ma2④F f2= μF N2= μm gcosθ⑤联立①②③④⑤式，代入数据得：a2 = 8 m/s2，a1 = 5 m/s2，μ = 0.25，物体运动的总位移x = a1t12/2 + a2t22/2 = 16.25 m.．1．C；设斜面的倾角为θ，根据牛顿第二定律，知物块沿斜面加速下滑时的加速度a = g(sinθ–μcosθ) > 0，即μ< tanθ．对物块施加竖直向下的压力F后，物块的加速度a′= [(mg+ F)sinθ–μ(mg + F)cosθ]/m = a + (F sinθ–μF cosθ)/m，且F sinθ–μF cosθ> 0，故a′ > a，物块将以大于a的加速度匀加速下滑．故选项C正确，选项A、B、D错误．预测 1 C；两个小球一起做匀加速直线运动，加速度相等，对系统进行受力分析，由牛顿第二定律可得：F = (m + 2m)a，对质量为m的小球水平方向受力分析，由牛顿第二定律和胡克定律，可得：kx = ma，则此时两球间的距离为L +F3k，C正确．2．BD预测2 B；由“等时圆”模型结论有：t AP = t CP =2Rg，t PB = t PD=2rg，所以t1 = t AP + t PB，t2 = t CP + t PB，知t1 = t2，B项正确．3．⑴砝码对纸板的摩擦力f1 = μm1g桌面对纸板的摩擦力f2 = μ(m1 + m2)g f = f1 + f2，解得f =μ(2m1 + m2)g．⑵设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则f1= m1a1F–f1–f2= m2a2发生相对运动a2>a1解得F > 2μ(m1 + m2)g．⑶纸抽出前，砝码运动的距离x1 = a1t12/2 纸板运动的距离d + x1 = a2t12/2 纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离x2 = a3t22/2 l = x1 + x2由题意知a1 = a3、a1t1 = a3t3解得F = 2μ[m1 +(1 + d/l)m2]g代入数据解得F = 22.4N预测3 ⑴设铁块离开布带时，相对桌面移动的距离为x，布带移动的距离为L + x，铁块滑动的加速度为a，由牛顿第二定律得：μmg= ma，a= μg= 1 m/s2，根据运动学公式有：L＋x= a0t2/2，x = at2/2，解得：t =2La0－μg= 1 s．⑵由v = v0 + at得铁块速度v = 1×1 m/s = 1 m/s．4．⑴设物块在斜面上平衡时，弹簧的伸长量为ΔL，有mg sinα–kΔL解得ΔL = (mg sinα)/k此时弹簧的长度为L + (mg sinα)/⑵当物块的位移为x时，弹簧伸长量为x + ΔL物块所受合力为F合 = mf sinα–k(x + ΔL)联立以上各式可得F合 = –kx则物块作简谐运动⑶物块作简谐运动的振幅为A = L/4 + (mg sinα)/k由对称性可知，最大伸长量为L/4 + (mg sinα)/k⑷设物块位移x为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有水平方向 f + F N1sin α – F cos α = 0竖直方向F N2 – Mg – F N1cos α – F sin α = 0 又F = k (x + ΔL )、F N1 = mg cos α联立可得 f = kx cos α，F N2 = Mg + mg + kx sin α为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有︱f ︱≤ μF N2 所以μ ≥︱f ︱/μF N2 =(k ︱x ︱cos α)/(Mg + mg + kx sin α)当 x = – A 时，上式右端达到最大值，于是有≥ [(kL + 4mg sin α)cos α]/(4Mg + 4mg cos 2α- kL sin α)预测 4 ⑴ 分析滑块受力，如图所示，由牛顿第二定律得：a 1 =g sin θ = 6 m/s 2，通过图（b ）可知滑块在斜面上运动的时间为：t 1 = 1 s ，由运动学公式得：s = a 1t 21/2 = 3 m ． ⑵ 滑块对斜面的压力为：N 1′ = N 1 = mg cos θ，木块对传感器的压力为：F 1 = N 1′sin θ；由图（b ）可知：F 1 = 12 N 解得：m = 2.5 kg ．⑶ 滑块滑到B 点的速度为：v 1 = a 1t 1 = 6 m/s ，由图（b ）可知：f 1 = f 2 = 5 N ，t 2 = 2 s ，a 2 = f 2/m= 2m/s 2，s = v 1t 2 – a 2t 22= 8m ．1．D ；物体加速度的大小与质量和速度大小的乘积无关，A 项错误；物体所受合力不为0，则a ≠ 0，B项错误；加速度的大小与其所受的合力成正比，C 项错误．2．C ；物体在力F 作用下向左加速，接触弹簧后受到弹簧向右的弹力，合外力向左逐渐减小，加速度向左逐渐减小，速度增加，当弹簧的弹力大小等于力F 时合外力为0，加速度为0，速度最大，物体继续向左运动，弹簧弹力大于力F ，合外力向右逐渐增大，加速度向右逐渐增大，速度减小，最后速度减小到0，此时加速度最大．综上所述，A 、B 、D 错误，C 正确． 3．A ；由牛顿第二定律F = ma 与x = 12at 2，得出F = 2mx t 2 = 2xt2．4．C ；物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动．由牛顿第二定律和运动学公式得：a = F /m = 2 m/s 2，v = at = 10 m/s ，x = at 2/2 = 25 m ． 5．C ；在细线烧断前，A 、B 两球的受力情况如图甲所示，由平衡条件可得：对B 球有F 绳 = mg 对A 球有F 弹 = mg + F 绳；在细线烧断后，F 绳立即消失，弹簧弹力及各球重力不变，两球的受力情况如图乙所示．由牛顿第二定律可得：B 球有向下的重力加速度g ；A 球有F 弹 – mg = ma A 解得a A = g ，方向向上．综上分析，选C ．6．A ；设初始状态时，弹簧的压缩量为x 0，弹簧劲度系数为k ，木块的质量为m ，则kx 0 = mg ；力F 作用在木块A 上后，选取A 为研究对象，其受到竖直向上的拉力F 、竖直向下的重力mg 和弹力k (x 0–x )三个力的作用，根据牛顿第二定律，有F + k (x 0 – x ) – mg = ma ，即F = ma + kx = 20 + kx ；当弹簧对B 竖直向上的弹力大小等于重力时B 刚好离开地面，此时弹簧对木块A 施加竖直向下的弹力F 弹，大小为mg ，对木块A 运用牛顿第二定律有F – mg – F 弹 = ma ，代入数据，可求得F = 100 N ． 7．C ；将a 、b 两物体作为一个整体来进行分析，设两物体的总质量为m ，物体向上的位移为Δx = at 2/2，受到向上的拉力F 、弹簧的弹力F N 和竖直向下的重力G ，由题意得kx 0 = mg ，由牛顿第二定律得F + k (x 0– Δx ) – mg = ma ，即F = mg + ma – (mg – k Δx ) = ma + k ×at 2/2，故C 正确．8．C ；由F = ma 可知加速度a 与合外力F 同向，且大小成正比，故F – t 图象与a – t 图线变化趋势应一致，故选项A 、B 均错误；当速度与加速度a 同向时，物体做加速运动，加速度a 是定值时，物体做匀变速直线运动，故选项C 正确，D 错误．9．B ；如图所示，在竖直线AC 上选取一点O ，以适当的长度为半径画圆，使该圆过A 点，且与斜面相切于D 点．由等时圆知识可知，由A 沿斜面滑到D 所用时间比由A 到达斜面上其他各点所用时间都短．将木板下端与D 点重合即可，而∠COD = θ，则α= θ/2．10．BD ；恒力F 作用时，A 和B 都平衡，它们的合力都为零，且弹簧弹力为F ．突然将力F 撤去，对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力，二力平衡，所以A 球的合力为零，加速度为零，A 项错、B 项对．而B 球在水平方向只受水平向右的弹簧的弹力作用，加速度a = F /m ，故C 项错、D 项对． 11．CD ；设圆轨道半径为R ，据“等时圆”模型结论有，t a =4Rg= 2 Rg；B 点在圆外，t b > t a ，c 球做自由落体运动t c =2Rg；所以，有t c < t a < t b ，C 、D 正确． 12．ACD ；若物体向左做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知：F 2 – F 1 – μG = ma > 0，解得F 1 < 5 N ，A 正确；若物体向右做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知：F 1 – F 2 – μG = ma > 0，解得F 1 > 25 N ，C 、D 正确．13．CD ；0～t 1时间内，物体做加速度减小的加速运动，由F 1 - F f = ma 1，a 1减小，可知外力不断减小，A 错；由图线斜率可知t 1时刻的加速度为零，故外力大小等于摩擦力大小，B 错；t 1～t 2时间内，物体做加速度增大的减速运动，若外力方向与物体运动方向相同，由F f - F 2 = ma 2，a 2增大，可知外力逐渐减小，若外力方向与物体运动方向相反，由F f + F 3 = ma 2，a 2增大，可知外力逐渐增大，又由于在t 1时刻，外力F 大小等于摩擦力F f 的大小，所以F 可能先与物体运动方向相同，大小逐渐减小，减小到0后再反向逐渐增大，故C 、D 对．14．ACD ；由a – F 图象可知，拉力在7 N 之前加速度都是0，因此可知最大静摩擦力为7 N ，选项A正确；再由图象可知，当F = 7 N 时，加速度为0.5 m/s 2，当F = 14 N 时，加速度为4 m/s 2，即F 1 – μmg = ma 1，F 2 – μmg = ma 2，可求得动摩擦因数及物体的质量，选项C 、D 正确；物体运动为变加速运动，不能算出拉力为14 N 时物体的速度，选项B 错误． 15．ABD ；在0～2 s 由速度图象可得：a ＝Δv Δt＝0.5 m/s 2，由速度图象可知，2 s 后匀速，合外力为零，推力大小等于阻力，故0～2 s 内的合外力F 合＝21.5 N －20 N ＝1.5 N ，由牛顿第二定律可得：m ＝F 合a ＝1.50.5kg ＝3 kg ，故选项A 正确；由匀速时F 推＝mg sin α＋μmg cos α，代入数据可得：μ＝39，所以选项B 正确；撤去推力F 后，物体先做匀减速运动到速度为零，之后所受合外力为F 合′＝mg sin α－μmg cos α＝10 N ＞0，所以物体将下滑，下滑时的加速度为：a ′＝F 合′m ＝103m/s 2，故选项C 错、D 对，所以正确选项为A 、B 、D ．16．汽车运动过程如图所示，v = 108 km/h = 30 m/h ．⑴ 由v = v 0 + at 得 加速度a = (v - v 0)/t = 3 m/s 2；由F = ma 知汽车受到的合力大小F = 1.0×103×3 N = 3.0×103 N ．⑵ 汽车刹车时，由F = ma 知加速度大小a ′ = f /m = 6 m/s2；据v = v 0 + at 知刹车时间t = v 0/ a ′ =5 s ，由x = v 0t /2 知刹车路程x = 75 m ．17．⑴ 设绳刚要被拉断时产生的拉力为F T ，根据牛顿第二定律，对A 物体有 F T – μm 1g = m 1a 代入数值得a = 2 m/s 2；对A 、B 整体有：F –μ(m 1 + m 2)g = (m 1 + m 2)a ，代入数值得F = 40 N ．⑵ 设绳断后，A 的加速度为a 1，B 的加速度为a 2，则a 1 = μg =2 m/s 2，a 2 = (F – μm 12g )/m 2 = 3m/s 2，A 停下来的时间为t ，则t = v /a 1 = 1 s ，A 的位移为x 1，则x 1 = v 2/2a 1 = 1 m ；B 的位移为x 2，则x 2 = vt + a 2t 2/2 = 3.5 m ，A 刚静止时，A、B间距离为Δx = x 2 +L – x 1 = 3.5 m ．。

专题一相互作用与牛顿运动定律第2讲牛顿运动定律的应用【核心要点突破】知识链接一、牛顿三定律1、牛顿第一定律：指出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态不变的特性2、牛顿第二定律（1）明确了力是产生加速度的原因（2）公式：F合＝ma3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上二、动力学的两类基本问题1、第一类问题：已知物体的受力情况和它的运动初始条件，确定物体的运动情况2、第二类问题：已知物体的运动情况，确定物体的受力情况3、分析思路深化整合一、牛顿第二定律解题的常用方法及解题步骤1、常用方法（1）合成法（2）正交分解法：①分解力②分解加速度2、解题步骤(1)明确研究对象.根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体.(2)分析物体的受力情况和运动情况,画好受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程.(3)根据牛顿第二定律列出方程(4)根据牛顿第二定律F 合=ma 列方程求解,必要时还要对结果进行讨论.【典例训练1】（2010.海南理综T6）在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t 后停止．现将该木板改置成倾角为45°的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑．若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ．则小物块上滑到最高位置所需时间与t 之比为 A． BCD解析：选A ，木板水平时，小物块的加速度1a g μ=，设滑行初速度为0v ，则滑行时间为0t g μ=v ；木板改成倾角为45°的斜面后，小物块上滑的加速度2sin 45cos 45(12mg mg a m μμ︒+︒+==，滑行时间02t a '==v ，因此121a t t a μ'==+，A 项正确。

二、两类常见问题的处理方法2、 瞬时加速度问题的处理方法牛顿第二定律中的合外力与加速度存在瞬时对应关系，即加速度是力作用在物体上产生的瞬时效果，每一瞬时的加速度均与该瞬时物体受到的合外力相对应，因此，分析瞬时物体的受力情况，即可由牛顿第二定律求解物体运动的加速度。

牛顿运动定律高考复习教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）理解牛顿运动定律的基本概念和原理；（2）掌握运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

2. 过程与方法：（1）通过复习牛顿运动定律，提高学生的分析问题和解决问题的能力；（2）培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3. 情感态度价值观：（1）激发学生对物理学科的兴趣和热情；（2）培养学生科学思维和探索精神。

二、教学内容1. 牛顿运动定律的概述（1）牛顿运动定律的定义；（2）牛顿运动定律的内容及其相互关系。

2. 牛顿第一定律（1）惯性的概念及其性质；（2）静止和匀速直线运动状态的判断；（3）外力作用下物体运动状态的改变。

3. 牛顿第二定律（1）力与加速度的关系；（2）质量的概念及其作用；（3）矢量合成的方法。

4. 牛顿第三定律（1）作用力和反作用力的概念；（2）作用力和反作用力的大小和方向关系；（3）作用力和反作用力在实际中的应用。

三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）牛顿运动定律的基本概念和原理；（2）运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

3. 教学难点：（1）牛顿运动定律在不同情境下的应用；（2）矢量合成的方法。

四、教学方法1. 讲授法：讲解牛顿运动定律的基本概念和原理；2. 案例分析法：分析实际问题，引导学生运用牛顿运动定律解决问题；3. 讨论法：分组讨论，分享各自解决问题的方法和经验；4. 练习法：布置练习题，巩固所学知识。

五、教学过程1. 引入新课：通过回顾生活中的实例，引导学生思考物体运动规律；2. 讲解牛顿运动定律的基本概念和原理；3. 分析实际问题，讲解运用牛顿运动定律解决问题的方法；4. 学生分组讨论，分享各自解决问题的方法和经验；5. 布置练习题，让学生巩固所学知识。

教学反思：在教学过程中，要关注学生的学习情况，及时解答学生的疑问，提高学生的学习兴趣和自信心。

通过案例分析和练习题，让学生充分理解和掌握牛顿运动定律的应用。

在讨论环节，鼓励学生积极参与，培养学生的合作意识和沟通能力。

高中物理牛顿运动实验教案教学目标：1. 让学生通过实验观察物体在不同条件下的运动状态，理解力与运动的关系。

2. 引导学生掌握测量物体加速度和受力的方法。

3. 培养学生分析问题、解决问题的能力，以及团队合作精神。

教学内容：- 牛顿第一定律（惯性定律）的验证- 牛顿第二定律（F=ma）的验证- 牛顿第三定律（作用与反作用）的验证教学方法：1. 讲解与示范相结合，先由教师讲解理论，再指导学生进行实验操作。

2. 分组合作，每组学生共同完成实验，增强交流与合作。

3. 实验探究，鼓励学生提出假设，设计实验方案，进行实验验证。

实验器材：- 滑轮装置- 小车- 弹簧秤- 砝码- 米尺- 计时器- 水平轨道实验步骤：1. 牛顿第一定律验证：- 让小车从同一高度自由下滑，观察小车在不同表面（光滑和粗糙）上的运动状态。

- 记录小车停止前移动的距离，比较不同表面的摩擦力对小车运动状态的影响。

2. 牛顿第二定律验证：- 使用滑轮装置，挂上不同质量的砝码，测量小车受到的力。

- 释放小车，使用计时器测量小车加速到一定速度所需的时间，计算加速度。

- 绘制力与加速度的关系图，验证F=ma的关系。

3. 牛顿第三定律验证：- 让两组学生互相拉对方，感受作用力和反作用力。

- 使用弹簧秤测量两个相互作用的力，验证作用力与反作用力大小相等、方向相反。

数据分析与讨论：- 对比不同表面的摩擦力对小车运动状态的影响，讨论惯性的概念。

- 分析力与加速度的数据，验证F=ma是否成立，并讨论可能的误差来源。

- 讨论作用力与反作用力的实例，加深对牛顿第三定律的理解。

作业与延伸：- 要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据记录、分析与结论。

- 鼓励学生在日常生活中观察和思考牛顿运动定律的应用，如交通工具的启动与制动等。

教学反思：- 教师应在实验前后对学生的理解程度进行评估，以便调整教学策略。

- 实验过程中要确保学生的安全，正确使用实验器材。

高三物理总复习教案三、牛顿运动定律第一课时：牛顿运动定律一、知识要点：1．牛顿第一定律：①力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

②一切物体总有保持原有运动状态的性质―――惯性。

（是物体的固有属性）③惯性只决定于物体的质量，而与物体受力和运动无关。

2．牛顿第二定律：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力方向相同。

表达式：F 合=ma （F 合与a ：统一于同一物体、同时产生、相同方向）力的独立作用原理：当物体受到几个力作用时，每个力各自独立地产生一个加速度，就象其它力不存在一样。

物体的加速度就是这几个加速度的矢量和。

3．牛顿第三定律：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

一对作用与反作用力：一定同时产生同时消失；一定是同一种性质二、例题分析：1．火车在水平的长直轨道上匀速运动，门窗紧密的车厢里有一位旅客向上跳起，结果仍然落在车厢地板上的原处，原因是：【 】A.人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，使他与火车一起向前运动B.人跳起后，车厢内的空气给他一个向前力，使他与火车一起向前运动C.人在跳起前、跳起后直到落地，沿水平方向人和车始终具有相同的速度D.人跳起后，车仍然继续向前运动，所以人落回地板后确实偏后一些，只是离地时间短，落距离太小，无法察觉而已2．用F=99N 的力向上提重G=100N 的物体，如图所示，没有提动。

则以下分析正确的是：【 】A.物体受到的合力为1N ，方向向下，所以物体有向上的加速度B.物体受到的合力为零C.物体对地面的压力为1ND.物体受到的合力为1N ，产生的加速度太小，人们察觉不出来3．在光滑水平面上，一物体三个水平力作用而处于静止状态。

现使水平向右的力F 1逐渐减小到零，再逐渐恢复到原来的大小和方向，而其余力保持不变，说明物体的运动情况，并指出何时加速度最大？何时速度最大？4．轻弹簧连两个小球A 、B 质量分别m 1为和m 2，用细线悬挂而静止，（1）线中及弹簧中的拉力分别为多大？（2）剪断细线的瞬间A 、B 的加速度大小和方向如何？5．倾角为θ的光滑斜面上，为使质量为m 的物块与斜面相对静止共同向右匀加速运动，则斜面的加速度应为多大？此时斜面对物块的支持力多大？三、巩固练习：1.一个质量为0.5kg 的质点，在几个恒力作用下处于静止状态。

高考物理一轮复习第3章实验4验证牛顿运动定律教学案新人教版实验四 验证牛顿运动定律1．实验目的(1)学会用控制变量法研究物理规律。

(2)探究加速度与力、质量的关系。

(3)掌握运用图象处理问题的方法。

2．实验原理用控制变量法探究加速度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。

3．实验器材带定滑轮的长木板、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。

4．实验步骤(1)用天平测出小车的质量M ，小盘和砝码的总质量m 。

(2)按图把实验器材安装好，先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。

(3)在木板的一端下面垫一木块，移动木块的位置，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。

(4)小盘绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带。

(5)保持小车的质量M 不变，改变砝码和小盘的质量m ，重复步骤(4)五次。

(6)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a 。

(7)作a ­F 的图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与力成正比。

(8)保持砝码和小盘的质量m 不变，改变小车质量M ，重复步骤(4)和(6)，作a ­1M图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比。

5．注意事项(1)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行。

(2)平衡摩擦力时，小车连着穿过打点计时器的纸带，但不要把悬挂小盘的细线系在小车上。

改变砝码的质量后，不需要重新平衡摩擦力。

(3)只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。

(4)开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，在小车到达滑轮前按住小车。

考点一| 实验原理与操作本实验的难点是测量小车的合力，实验通过两个“替代”关系测量小车的合力，使小车合力的测量转化为对悬挂物重力的测量。