銜接點(diǎn)24 牛頓第二定律（原卷版）

銜接點(diǎn)24牛頓第二定律課程標(biāo)準(zhǔn)初中初中無(wú)該知識(shí)點(diǎn)高中1.學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律.2.會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運(yùn)動(dòng)的a－F、a－eq\f(1,m)圖像.3.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．高中物理新知識(shí)、新模型知識(shí)點(diǎn)一牛頓第二定律的表達(dá)式1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．2．表達(dá)式F＝kma，其中力F指的是物體所受的合力．知識(shí)點(diǎn)二力的單位1．力的國(guó)際單位：牛頓，簡(jiǎn)稱牛，符號(hào)為N.2．“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫作1N，即1N＝1kg·m/s2.3．在質(zhì)量的單位取kg，加速度的單位取m/s2，力的單位取N時(shí)，F(xiàn)＝kma中的k＝1，此時(shí)牛頓第二定律可表示為F＝ma.初、高中物理銜接點(diǎn)一、對(duì)牛頓第二定律的理解1．對(duì)表達(dá)式F＝ma的理解(1)F的含義：①F是合力時(shí)，加速度a指的是合加速度，即物體的加速度；②F是某個(gè)分力時(shí)，加速度a是該分力產(chǎn)生的加速度．(2)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個(gè)物理量的單位必須都用國(guó)際制單位．2．牛頓第二定律的四個(gè)性質(zhì)(1)因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度．(2)矢量性：F＝ma是一個(gè)矢量式．物體的加速度方向由它所受的合力方向決定，且總與合力的方向相同．(3)瞬時(shí)性：加速度與合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失．(4)獨(dú)立性：作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和．二、應(yīng)用牛頓第二定律解題的解題步驟和解題方法1．應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象．(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫(huà)出受力分析圖，明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程．(3)求出合力或加速度．(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解．2．應(yīng)用牛頓第二定律解題的方法(1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，物體所受合力的方向即加速度的方向．(2)正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法求物體所受的合力．①建立直角坐標(biāo)系時(shí)，通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度)，將物體所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，F(xiàn)y＝0(或Fx＝0，F(xiàn)y＝ma)．②特殊情況下，若物體的受力都在兩個(gè)互相垂直的方向上，也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上，正交分解加速度a.根據(jù)牛頓第二定律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))列方程求解．例題1.(多選)下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是()A．由F＝ma可知，物體所受的合外力與物體的質(zhì)量和加速度成正比B．由m＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量與其所受的合外力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比C．由a＝eq\f(F,m)可知，物體的加速度與其所受的合外力成正比，與其質(zhì)量成反比D．由m＝eq\f(F,a)可知，物體的質(zhì)量可以通過(guò)測(cè)量它的加速度和它所受到的合外力而求得例題2.某人為了測(cè)量高鐵啟動(dòng)過(guò)程的加速度，將一支筆(可視為質(zhì)點(diǎn))用細(xì)線系于高鐵車(chē)廂內(nèi)的頂壁上，高鐵啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)系筆的細(xì)線偏離豎直線的夾角為θ＝37°，此時(shí)筆和車(chē)廂相對(duì)靜止，如圖所示，設(shè)筆的質(zhì)量為0.1kg(取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．求：(1)車(chē)廂運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)細(xì)線對(duì)筆的拉力大?。}3.如圖，一個(gè)質(zhì)量為20kg的物體，從固定斜面的頂端由靜止勻加速滑下，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，斜面與水平面間的夾角為37°(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．(1)求物體沿斜面下滑過(guò)程中的加速度；(2)若給物體一個(gè)初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度．一、單選題1．如圖所示，物體A放在B上，物體B放在光滑的水平面上，已知，。A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)。A物體上系一細(xì)線，細(xì)線能承受的最大拉力是20N，水平向右拉細(xì)線，（）下述正確的是（）

A．當(dāng)拉力時(shí)，A靜止不動(dòng)B．當(dāng)拉力時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng)C．當(dāng)拉力時(shí)，B受到A的摩擦力等于12ND．在細(xì)線可以承受的范圍內(nèi)，無(wú)論拉力F多大，A相對(duì)B始終靜止2．水平路面上有一貨車(chē)運(yùn)載著5個(gè)相同的、質(zhì)量均為m的光滑均質(zhì)圓柱形工件，其中4個(gè)恰好占據(jù)車(chē)廂底部，另有一個(gè)工件D置于工件A、B之間（如圖所示），重力加速度為g。汽車(chē)以某一加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件A與D之間恰好沒(méi)有作用力，此時(shí)工件D與B間的作用力大小為（）

A． B． C． D．3．力單獨(dú)作用于一物體時(shí)，使物體產(chǎn)生的加速度大小為2m/s2，力單獨(dú)作用于同一物體時(shí)，使物體產(chǎn)生的加速度大小為3m/s2，當(dāng)和共同作用于該物體時(shí)，物體具有的加速度大小可能是（）A．2m/s2 B．0.5m/s2 C．5.5m/s2 D．6m/s24．防疫期間人們利用電子商務(wù)購(gòu)物變得十分便捷。如圖所示的是分揀快遞件的皮帶傳輸機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)輪帶動(dòng)傾斜皮帶勻速向上運(yùn)動(dòng)，快件能隨皮帶一起向上做勻速運(yùn)動(dòng)，其間突遇故障，皮帶減速直至停止。假設(shè)在上述勻速和減速過(guò)程中，快件與皮帶始終保持相對(duì)靜止，則（

）

A．快件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)只受重力與支持力作用B．快件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力一定沿皮帶向上C．快件減速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力一定沿皮帶向下D．快件減速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力一定沿皮帶向上5．如圖所示，質(zhì)量均為m的物塊甲、乙用細(xì)線相連，輕彈簧一端固定在天花板上，另一端與甲相連。當(dāng)細(xì)線被燒斷的瞬間（）

A．甲、乙的加速度大小均為0B．甲、乙的加速度均豎直向下，大小均為gC．甲的加速度豎直向上，乙的加速度豎直向下，大小均為gD．甲的加速度為0；乙的加速度豎直向下，大小為g6．冬天，一片雪花自20m高的積雪處飄落，它落地的時(shí)間可能為（）A．0.1s B．1s C．2s D．12s7．如圖所示，在質(zhì)量為的箱式電梯的地板上固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧的上端拴接一質(zhì)量為的物體，質(zhì)量為的物體B放置在物體上，整個(gè)裝置隨電梯一起勻速下降，彈簧保持豎直，重力加速度為。某時(shí)刻懸掛電梯的鋼索突然斷裂，在鋼索斷裂的瞬間，下列說(shuō)法正確的是（）

A．物體的加速度大小為0 B．物體B的加速度大小為C．箱式電梯的加速度大小為 D．物體B對(duì)物體的壓力為08．質(zhì)量為的物體靜止于光滑水平桌面上。當(dāng)該物體受到水平面內(nèi)兩個(gè)相互垂直、大小分別為和的力作用時(shí)，其加速度大小為（

）A． B． C． D．二、多選題9．無(wú)人機(jī)由于小巧靈活，國(guó)內(nèi)已經(jīng)逐步嘗試通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行火災(zāi)救援。某消防中隊(duì)接到群眾報(bào)警，趕至火災(zāi)點(diǎn)后，迅速布置無(wú)人機(jī)消防作業(yè)，假設(shè)無(wú)人機(jī)從靜止豎直向上起飛，勻加速直線運(yùn)動(dòng)后恰好懸停在火災(zāi)點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程速度時(shí)間圖像如下圖示，已知無(wú)人機(jī)的質(zhì)量（含裝備等）為，下列說(shuō)法正確的是（）

A．無(wú)人機(jī)整個(gè)上升過(guò)程平均速度B．加速階段的加速度比減速階段的加速度要大C．火災(zāi)位置距離消防地面的距離為D．加速階段時(shí)，無(wú)人機(jī)螺旋槳的升力大小為10．跳傘運(yùn)動(dòng)是指跳傘員乘飛機(jī)、氣球等航空器或其他器械升至高空后跳下，或者從陡峭的山頂、高地上跳下，并借助空氣動(dòng)力和降落傘在張開(kāi)降落傘之前和開(kāi)傘后完成各種規(guī)定動(dòng)作，并利用降落傘減緩下降速度在指定區(qū)域安全著陸的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。一名跳傘運(yùn)動(dòng)員從懸停在高空的直升機(jī)中跳下，研究人員利用運(yùn)動(dòng)員隨身攜帶的儀器記錄下了他的運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，畫(huà)出了運(yùn)動(dòng)員從跳離飛機(jī)到落地的過(guò)程中在空中沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，如圖所示，則對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．0～10s內(nèi)位移大于100mB．10～15s內(nèi)加速度逐漸增大C．0～10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員所受阻力逐漸增大D．10～15s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員所受阻力逐漸增大11．如圖，凹形槽車(chē)靜止在水平直軌道上，位于光滑槽底的水平輕彈簧一端連接右側(cè)槽壁，另一端連接質(zhì)量的物體，物體靜止時(shí)，彈簧對(duì)物體的壓力?，F(xiàn)使槽車(chē)與物體一起以的加速度沿軌道運(yùn)動(dòng)，用表示彈簧的彈力大小，用表示物體對(duì)左側(cè)槽壁的壓力大小，下列判斷正確的是（）

A．若的方向向左，則 B．若的方向向左，則C．若的方向向右，則 D．若的方向向右，則12．如圖所示，在密閉的盒子內(nèi)裝有一個(gè)質(zhì)量為m的金屬球，球剛好能在盒內(nèi)自由活動(dòng)。若將盒子豎直向上拋出，拋出后在上升和下降過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．不計(jì)空氣阻力的情況下，上升、下降時(shí)球?qū)芯凶饔昧．不計(jì)空氣阻力的情況下，上升、下降時(shí)球?qū)芯鶡o(wú)作用力C．考慮空氣阻力的情況下，上升時(shí)球?qū)杏凶饔昧．考慮空氣阻力的情況下，上升、下降球?qū)芯鶡o(wú)作用力13．如圖所示，傾角為的光滑固定足夠長(zhǎng)斜面AB的底端安裝有一個(gè)擋板P，斜面上放有一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的一端固定在擋板上，另一端拴接著質(zhì)量m的小球。開(kāi)始小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用手緩慢壓小球直到彈簧縮短量為開(kāi)始靜止時(shí)縮短量的三倍時(shí)釋放，小球向上移動(dòng)一段距離后速度為零。重力加速度為g，則（）

A．釋放瞬間小球加速度大小為B．小球向上移動(dòng)一段距離過(guò)程中加速度先增大后減小C．小球向上移動(dòng)一段距離過(guò)程中速度一直減小D．小球向上移動(dòng)一段距離過(guò)程中速度先增大后減小三、解答題14．如圖，用AB、BC兩根細(xì)繩把質(zhì)量為m=1kg的小球懸掛于車(chē)內(nèi)，當(dāng)小車(chē)向右做水平勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，AB繩與豎直方向的夾角為α=37°，BC繩與豎直方向的夾角為β=53°，求：（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（1）AB、BC中的張力大小。（2）當(dāng)小車(chē)以a=8m/s2的加速度向右水平行駛時(shí)，AB、BC中的張力大小。

15．2016年11月18號(hào)“神舟十一號(hào)”飛船返回艙順利著陸，為了保證宇航員的安全，靠近地面時(shí)會(huì)放出降落傘進(jìn)行減速（如下圖所示）。若返回艙離地面時(shí)，速度方向豎直向下，大小為，要使返回艙最安全、最理想著陸，則放出降落傘后返回艙應(yīng)獲得多大的加速度？降落傘產(chǎn)生的阻力應(yīng)為返回艙重力的幾倍？（設(shè)放出降落傘后返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng)）。

16．美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)五名學(xué)習(xí)航空航天工程的大學(xué)