牛顿第二定律的应用：图像问题
牛顿第二定律的应用----图像问题
1．雨点从高空由静止下落，在下落过程中，受到的阻力与雨点下落的速度成正比，图中能正确反映雨点下落运动情景的是(
)
A ．①②
B ．②③
C ．①④
D ．①③
2．如图所示，A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的力F 拉质量分别为m A 、m B 的物体得出的两个加速度a 与力F 的关系图线，由图线分析可知（ ） A 两地的重力加速度g A ＞g B B m A ＜m B
C 两地的重力加速度g A ＜g B
D m A ＞m B
3．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关
系和物块速度v 与时间t 的关系如图所示。取重力加速度g ＝10m/s 2。由此两图线可以求得
物块的质量m 和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为（ ）
A ．m ＝0.5kg ，μ＝0.4
B ．m ＝1.5kg ，μ＝2/15
C ．m ＝0.5kg ，μ＝0.2
D ．m ＝1kg ，μ＝0.2 4．质量为0.3kg 的物体在水平面上运动，图中的两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力的t υ-图象，则下列说法中不正确的是（ ）
A ．水平拉力可能等于0.3N
B ．水平拉力一定等于0.1N
C ．物体受到的摩擦力可能等于0.1N
D ．物体受到的摩擦力可能等于0.2N
5．把一钢球系在一根弹性绳的一端，绳的另一端固定在天花板上，先把钢球托起（如图所示），然后放手．若弹性绳的伸长始终在弹性限度内，关于钢球的加速度a 、速度v 随时间t 变化的图象，下列说法正确的是：（ ）
A ．甲为a －t 图象
B ．乙为a －t 图象
C ．丙为v －t 图象
D ．丁为v －t 图象
牛顿第二定律应用及连接体问题
牛顿定律的应用 一 两类常用的动力学问题 1. 已知物体的受力情况，求解物体的运动情况； 2. 已知物体的运动情况，求解物体的受力情况 上述两种问题中，进行正确的受力分析和运动分析是关键，加速度的求解是解决此类问题的纽带，思维过程可以参照如下： 解决两类动力学问题的一般步骤 ' 根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体，研究对象可以是单个物体， 也可以是几个物体构成的系统 画好受力分析图，必要时可以画出详细的运动情景示意图，明确物体的运动性质和运动过程 通常以加速度的方向为正方向 或者以加速度的方向为某一坐标的正方向 - 若物体只受两个共点力作用，通常用合成法，若物体受到三个或是三个以上不 在一条直线上的力的作用，一般要用正交分解法 根据牛顿第二定律=ma F 合或者 x x F ma = ；y y F ma = 列方向求解，必要时对结论进行讨论 解决两类动力学问题的关键是确定好研究对象分别进行运动分析跟受力分析，求出加速度 例1（新课标全国一2014 24 12分） 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s 。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h 的速度匀速行驶时，安全距离为120m 。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5,若要求安全距离仍为120m ，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。 解：设路面干燥时，汽车与路面的摩擦因数为μ0，刹车加速度大小为a 0，安全距离为s ，反应时间为t 0，由 牛顿第二定律和运动学公式得：ma mg =0μ ①0 20 002a v t v s += ②式中，m 和v 0分别为汽车的质量和 刹车钱的速度。 明确研究对象 受力分析和运动状态分析 选取正方向或建立坐标系 确定合外力F 合 列方程求解
牛顿第二定律专题(高清图)
牛顿运动定律 专题一（第12讲） 一、斜面问题 1.(2013重庆理综) 图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球 由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图像分别对应图2中的（） A．①、②和③ B．③、②和① C．②、③和① D．③、①和② 二、等时圆问题 2．如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d 位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为 0)，用t1、t2、t3依次表示滑环到达d所用的时间，则（） A．t1 < t2 < t3 B．t1 > t2 > t3 C．t3 > t1 > t2 D．t1 = t2 = t3
变式1：如图所示，oa、ob、oc是竖直面内三根固定的光滑细杆，O、a、b、c、d位于同一圆周上，d点为圆周的最高点，c点为最低点。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环都从o点无初速释放，用t1、t2、t3依次表示滑环到达a、b、c所用的时间，则( ) t1 = t2 = t3 B．t1 > t2 > t3 C．t1 < t2 < t3 D．t3 > t1 > t2 变式2：有三个光滑斜轨道1、2、3,它们的倾角依次是60°、45°和30°。 这些轨道交于O点.现有位于同一竖直线上的3个小物体甲、乙、丙，分别沿这3个轨道同时从静止自由下滑,如图所示。物体滑到O点的先后顺序是（） A.甲最先，乙稍后,丙最后 B.乙最先，然后甲和丙同时到达 C.甲、乙、丙同时到达 D.乙最先，甲稍后，丙最后 三、连接体问题 3．如图所示，质量形状均相同的木块紧靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平恒力推1号木块，使10个木块一起向右匀加速运动，则2号木块对3号木块的推力为___________，4号木块对3号木块的推力为___________.
牛顿第二定律各种典型题型
牛顿第二定律 牛顿第二定律 1.内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2．表达式F=ma。 3.“五个”性质 考点一错误!瞬时加速度问题 1.一般思路:分析物体该时的受力情况―→错误!―→错误! ２.两种模型 (1)刚性绳（或接触面）:一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。 （２）弹簧（或橡皮绳)：当弹簧的两端与物体相连（即两端为固定端)时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生突变，所以在瞬时问题中,其弹力的大小认为是不变的，即此时弹簧的弹力不突变。 [例] (多选）(20１4·南通第一中学检测)如图所示，A、B球的质量相等,弹簧的质量不计，倾角为θ的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（) A．两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gｓｉn θ B.B球的受力情况未变，瞬时加速度为零 Ｃ.A球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2g sin θ D．弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，Ａ球的瞬时加速度向下，瞬时加速度都不为零
[例](2０１3·吉林模拟)在动摩擦因数μ=0．2的水平面上有一个质量为m=2 ｋg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示，此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零。当剪断轻绳的瞬间，取g=１０ m／s2,以下说法正确的是( ) A．此时轻弹簧的弹力大小为20 Ｎ B.小球的加速度大小为８ m／ｓ2，方向向左 C．若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s２,方向向右 D．若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0 针对练习：（２0１４·苏州第三中学质检）如图所示，质量分别为ｍ、2ｍ的小球Ａ、B，由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在电梯内，已知电梯正在竖直向上做匀加速直线运动，细线中的拉力为F,此时突然剪断细线。在线断的瞬间,弹簧的弹力的大小和小球Ａ的加速度的大小分别为( ) A.错误!，错误!＋gＢ.错误!,错误!+ｇ C.错误!，错误!+g D.错误!,＼f(Ｆ,3m)+g 4．（２014·宁夏银川一中一模)如图所示,A、B两小球分别连在轻线两端,B球另一端与弹簧相连,弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端.Ａ、B两小球的质量分别为m A、m B,重力加速度为g，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B Ａ．都等于错误! B.错误!和0 Ｃ.错误!和错误!·错误!?Ｄ.错误!·错误!和错误! 考点二错误!动力学的两类基本问题分析 (１)把握“两个分析”“一个桥梁”两个分析：物体的受力分析和物体的运动过程分析。一个桥梁：物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。 (2)寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系。如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,画图找出各过程间的位移联系。
牛顿第二定律的应用-------图像
一、交流探究： 【交流1】常见图象 动力学中常见的有a－F、a－1/m、F－t、v－t、x－t图象等，我们可抓住图象的斜率、截距、面积、交点、拐点等信息，结合牛顿第二定律和运动学公式来分析解决问题。 【交流2】求解图象问题的思路： (1)确定研究对象并分析其受力情况和运动情况； (2)建立直角坐标系求合力（一般让x 轴沿着a的方向）； (3)分析图象获取所需信息： 通常在a－F图象中找出a与F的对应值；在a－1/m图象中找出a与m的对应值； 在F－t图象中找出F在相应时刻的值；在v－t和x－t图象中求出a的值。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解。 【交流3】图象问题的两种情况 （1）先根据牛顿第二定律、运动学公式，求出对应的函数关系式，再由函数关系式选择正确的图象， （2）由图象给出的数据，结合牛顿第二定律、运动学公式解决物体的运动情况 二、互助探究： 【探究1】如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为m A、m B的两物体得出的两个加速度a与F的关系图象，由 图象分析可知( ) A. m A>m B g A>g B B.m A>m B g A>g B C.m A 实验五牛顿第二定律 实验器材 朗威DISLab数据采集器、位移传感器、DIＳLａb力学轨道、DIＳLab力学轨道小车、滑轮、砝码、细绳、转接器、支架、计算机。 实验装置 类似图1-1，但需在轨道一端安装滑轮，并使用吊有砝码的细绳通过滑轮牵引轨道小车（图5－1、图５-2)。 图1-1 实验装置 图5-1 用细绳牵引小车 图5-2 滑轮的使用 实验操作 1．将位移传感器接收器固定在轨道的一端,连接到数据采集器第一通道;将位移传感器发射器固定到小车上。 2．进行摩擦力平衡调整。步骤如下： a ．点击教材专用软件主界面上的实验条目“从ｖ-t 图求加速度”，打开该软件； b.将小车放到斜面上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”，释放小车; ｃ.调节轨道的倾角,用实验三的方法测量小车的加速度。当加速度接近零时,可以认为小车重力沿斜面的分力已与小车和轨道之间的摩擦力平衡,见图5-3。 3．返回教材专用软件主界面,点击实验条目“牛顿第二定律”，打开该软件。 4．将细绳的一端拴在小车上,另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。 5．在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值（砝码重量＋小桶重量)。 6．将小车放到轨道上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”，释放小车，使小车在砝码的拉动下开始运动。待小车停止运动,点击“停止记录”。 7．拖动窗口下方的滚动条，将实验获得的v-ｔ图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择需要研究的一段v-t 图线。 8．软件窗口下方的表格中自动显示该段ｖ－t 图线对应的加速度（图5-4)。 9．保持小车质量不变，改变拉力，重复步骤５、６，可得到另几组数据（图5-5)。 10．点击“ａ-Ｆ图像”按钮，即得到加速度与拉力关系图线（图５－6)。 图5-3 平衡摩擦力 图 5-4 研究区域内v-t 图线对应的加速度 图5-5 质量不变，改变拉力测得实验数据 （二）“牛顿第二定律”难题--压轴题参考答案与试题解析 9．（2011?历城区校级模拟）在一个与水平面成α角的粗糙斜面上的A点放着一个物体，它系于一根不可伸长的细绳上，绳子的另一端B通过小孔C穿出底面，如图所示，开始时物体与C等高，当物体开始缓慢下滑时，适当的拉动绳端B，使物体在斜面上划过一个半圆到达C，则A和斜面之间的动摩擦因数μ为（） A．s inαB．c osαC．t anαD．c otα 考点：牛顿第二定律；力的合成与分解的运用；向心力． 专题：压轴题；牛顿第二定律在圆周运动中的应用． 分析：物体缓慢转动，近似平衡，受力分析后，根据平衡条件列式求解． 解答：解：物体在斜面上缓慢运动时，受到4个力：重力G，绳子的拉力F ，斜面的支持力F2，物体在运动时受到的摩擦 1 力F3，这四个力的合力近似为零； 其中F1和F3同斜面平行，F2同斜面垂直，G同斜面成（90°﹣α）． 根据各力之间的平衡的原则，可列出以下公式： 在垂直斜面方向，有：F2=G?cos α 因此有摩擦力F3=μ F2=μGcosα 接下来考虑平行于斜面的力，为了简化问题状态，可以直接以A点处的系统状态来进行分析，此时时摩擦力和重力在斜面平行方向上的力是反向、等大的，即应该是近似平衡的，有 μGcosα=Gsinα 因此μ=tan α 故选C． 点评：这个解法最有技巧的部分就是选取了A点处受力分析，根据平衡条件得到重力的下滑分量等于摩擦力，然后列式求解；当然，也可以对其它点处，运用平衡条件列式． 11．（2007?徐州模拟）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压电陶瓷设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压电陶瓷和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，它的直径略小于陶瓷和挡板间的距离．小车向右做直线运动过程中，电压流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（） A．从t 到t2时间内，小车做变加速直线运动 1 B．从t 到t2时间内，小车做匀加速直线运动 1 C．从t 到t3时间内，小车做匀加速直线运动 2 D．从t 到t3时间内，小车做匀速直线运动 2 考点：牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律． 专题：压轴题；恒定电流专题． 分析：根据图象，结合题意，得到压力的变化规律，再根据牛顿第二定律判断出加速度的变化规律，从而得到小车的运动情况． 解答：解：A、B、从t 到t2时间内，压电陶瓷两端电压变大，故受到的压力变大，故其对小球有向右且不断变大的压力， 1 故小球的加速度不断变大，水平向右，由于速度向右，故小球向右做加速度不断变大的加速运动，故A正确，B错误； C、D、从t2到t3时间内，电陶瓷两端电压不变，故受到的压力恒定，故其对小球有向右且恒定大的压力，故小球的 加速度恒定，水平向右，由于速度向右，故小球向右做匀加速直线运动，故C正确，D错误； 故选AC． 点评：本题关键是对小球受力分析，根据图象得到压力的变化规律，然后根据牛顿第二定律判断出加速度的情况，最后得到小车的运动情况． 16．（2010?越秀区三模）如图所示装置中，光滑的定滑轮固定在高处，用细线跨过该滑轮，细线两端各拴一个质量相等的砝码m1和m2．在铁架上A处固定环状支架z，它的孔只能让m1通过．在m1上加一个槽码m，m1和m从O点由静止释放向下做匀加速直线运动．当它们到达A时槽码m被支架z托住，m1继续下降．在下图中能正确表示m1运动速度v与时间t和位移x与时间t关系图象的是（） A．B．C．D． 关于“验证牛顿第二定律实验”的三个问题 问题1. 在“验证牛顿第二定律”的实验中，小车包括砝码的质量为什么要远大于砂和砂桶的总质量。 分析：在做 关系实验时，用砂和砂桶重力mg 代替了小车所受的拉力F ，如图1所 示： 而砂和砂桶的重力mg 与小车所受的拉力F 是并不相等．这是产生实验系统误差的原因，为此，必须根据牛顿第二定律分析mg 和F 在产生加速度问题上存在的差别． 实验时可得到加速度与力的关系的图像，如图2所示，由图像经过原点知，小车所受的摩擦力已被平衡．设小车实际加速度为a ，由牛顿第二定律可得： ()mg M m a =+ 即 ()mg a M m =+ 若视 F ma =，设这种情况下小车的加速度为 a '，则 mg a M '=．在本实验中，M 保持不变，与()mg F 成正比，而实际加速度a 与mg 成非线性关系，且m 越大，图像斜率越小。理想情况下，加速度a 与实际加速度差值为 图１ 图２ 221()()m g mg mg g a M M M m M M m M m m ?=-==+++ 上式可见，m 取不同值， a ?不同，m 越大，a ?越大， 当m M 时，a a '≈， 0a ?→，这就是要求该实验必须满足m M 的原因所在． 由图２还可以可以看出，随着()F mg 的增大，加速度的实验值与理想值之间的差别越来越大. 本实验是因原理不完善引起的误差，实验用砂和砂桶的总重力mg 代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力，这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小．即此误差可因为 m M 而减小，但不可能消去此误差． 问题2：在利用打点计时器和小车做“验证牛顿第二定律”的实验时，实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何平衡摩擦力？ 分析：牛顿第二定律表达式 F ma =中的F ，是物体所受的合外力，在本实验中，如果不采用一定的办法平衡小车及纸带所受的摩擦力，小车所受的合外力就不只是细绳的拉力，而应是细绳的拉力和系统所受的摩擦力的合力．因此，在研究加速度a 和外力F 的关系时，若不计摩擦力，误差较大，若计摩擦力，其大小的测量又很困难；在研究加速度a 和质量m 的关系时，由于随着小车上的砝码增加，小车与木板间的摩擦力会增大，小车所受的合外力就会变化（此时长板是水平放置的），不满足合外力恒定的实验条件，因此实验前必须平衡摩擦力 应如何平衡摩擦力？怎样检查平衡的效果？有人是这样操作的；把如图3所示装置中的长木板的右端垫高一些，使之形成一 图3 关于验证牛顿第二定律实验的典型例题 2013.11 典型例题1——在“验证牛顿第二定律”实验中，研究加速度与力的关系时得到如图所示的图像，试分析其原因． 分析：在做关系实验时，用砂和砂桶重力mg代替了小车所受的拉力F，如图所示： 事实上，砂和砂桶的重力mg与小车所受的拉力F是不相等的．这是产生实验系统误差的原因，为此，必须根据牛顿第二定律分析mg和F在产生加速度问题上存在的差别．由图像经过原点知，小车所受的摩擦力已被平衡．设小车实际加速度为a，由牛顿第二定律可得： 即 若视，设这种情况下小车的加速度为，则．在本实验中，M保持不变，与mg（F）成正比，而实际加速度a与mg成非线性关系，且m越大，图像斜率越小。理想情况下，加速度a与实际加速度a差值为 上式可见，m取不同值，不同，m越大，越大，当时，，，这就是 要求该实验必须满足的原因所在． 本题误差是由于砂及砂桶质量较大，不能很好满足造成的． 点评：本实验的误差来源：因原理不完善引起的误差，本实验用砂和砂桶的总重力mg代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力，这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小．因此满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差．此误差可因 为而减小，但不可能消去此误差． 典型例题2——在利用打点计时器和小车做“验证牛顿第二定律”的实验时，实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何平衡摩擦力？ 分析：牛顿第二定律表达式中的F，是物体所受的合外力，在本实验中，如果不采用一定的办法平衡小车及纸带所受的摩擦力，小车所受的合外力就不只是细绳的拉力，而应是细绳的拉力和系统所受的摩擦力的合力．因此，在研究加速度a和外力F的关系时，若不计摩擦力，误差较大，若计摩擦力，其大小的测量又很困难；在研究加速度a和质量m的关系时，由于随着小车上的砝码增加，小车与木板间的摩擦力会增大，小车所受的合外力就会变化（此时长板是水平放置的），不满足合外力恒定的实验条件，因此实验前必须平衡摩擦力． 应如何平衡摩擦力？怎样检查平衡的效果？有人是这样操作的；把如图所示装置中的长木板的右端垫高一些，使之形成一个斜面，然后把实验用小车放在长木板上，轻推小车，给小车一个沿斜面向下的初速度，观察小车的运动情况，看其是否做匀速直线运动．如果基本可看作匀速直线运动，就认为平衡效果较好．这样操作有两个问题，一是在实验开始以后，阻碍小车运动的阻力不只是小车受到的摩擦力，还有打点计时器限位孔对纸带的摩擦力及打点时振针对纸带的阻力．在上面的做法中没有考虑后两个阻力，二是检验平衡效果的方法不当，靠眼睛的直接观察判断小车是否做匀速直线运动是很不可靠的．正确的做法是。将长木板的末端（如图中的右端）垫高一些，把小车放在斜面上，轻推小车，给小车一个沿斜面向下的初速度，观察小车的运动，当用眼睛直接观察可认为小车做加速度很小的直线运动以后，保持长木板和水平桌面的夹角不动，并装上打点计时器及纸带，在小车后拖纸带，打点计时器开始打点的情况下，给小车一个沿斜面向下的初速度，使小车沿斜面向下运动．取下纸带后，如果在纸带上打出的点子的间隔基本上均匀，就表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面的分力平衡． 点评：（1）打点计时器工作时，振针对纸带的阻力是周期性变化的，所以，难以做到重力沿斜面方向的分力与阻力始终完全平衡，小车的运动也不是严格的匀速直线运动，纸带上的点子间隔也不可能完全均匀，所以上面提到要求基本均匀． （2）在实验前对摩擦力进行了平衡以后，实验中需在小车上增加或减少砝码，因此为改变小车对木板的压力，从而使摩擦力出现变化，有没有必要重新平衡摩擦力？我们说没有必要，因为由此引起的摩擦力变化 是极其微小的，从理论上讲，在小车及其砝码质量变化时，由力的分解可知，重力沿斜面向下的分力和 垂直斜面方向的分力（大小等于对斜面的压力），在斜面倾角不变的情况下是成比例增大或减小的，进 而重力沿斜面方向的分力和摩擦力f成比例变化，仍能平衡．但实际情况是，纸带所受阻力，在平 衡时有，而当和f成比例变化后，前式不再相等，因而略有变化，另外，小车的轴与轮的摩擦力也会略有变化，在我们的实验中，质量变化较小，所引起的误差可忽略不计． 典型例题3——用如图甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系．实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数值，然后根据测得的数据作a—F图线．一学生作出如图乙所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于实验中没有进行什么步骤？ 牛顿第二定律应用——图像专题 学习目标： 1．进一步理解牛顿第二定律； 2．理解图像的物理意义； 3．会结合图像求解动力学问题。 重点：理解牛顿第二定律，并结合图像求解动力学问题 难点：学生能力培养 一、牛顿运动定律中的图象 图象能形象的表达物理规律，能直观地描述物理过程，能鲜明地表示物理量之间的关系。应用图象，不仅能进行定性分析、比较、判断，也适宜于定量计算、论证，而且通过图象的启发常能找到巧妙的解题途径。因此，理解图象的物理意义，自觉地运用图象分析表达物理规律，是十分必要的。 当然，牛顿第二定律与图象的综合问题也是近年来高考的重点和热点。 一)、理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能 1、轴：弄清直角坐标系中，横轴、纵轴代表的含义，即图像是描述哪两个物理量间的关系，是位移—时间关系？还是速度—时间关系？等等……同时注意单位及标度。 2、点：物理图像上的“点”代表某一物理状态，要弄清图像上任一点的物理意义，实质是两个轴所代表的物理量的瞬时对应关系，如代表t时刻的位移s，或t时刻对应的速度等等．在图象中我们着重要了解截距点、交点、极值点、拐点等这些特殊点的物理意义。 3、线：图像上的一段直线或曲线一般对应一段物理过程，给出了纵轴代表的物理量随横轴代表的物理量的变化过程． 4、截：即纵轴截距，一般代表物理过程的初状态情况，即时间为零时的位移或速度的值．当然，对物理图像的全面了解，还需同学们今后慢慢体会和提高，如对矢量及标量的正确处理分析等等…… 5、斜：即斜率，也往往代表另一个物理量的规律，看两轴所代表物理量的变化之比的含义．同样可以从物理公式或单位的角度分析，如s—t图像中，斜率代表速度等等…… 6、面：图像和坐标轴所夹的“面积”常与某一表示过程的物理量相对应，如能充分利用“面积”的这一特点来解题，不仅思路清晰，而且在很多情况下可以使解体过程得到简化，起到比解析法更巧妙、更灵活的独特效果。如速度--时间图像与横轴所围面积为物体在这段时间内的位移，看两轴代表的物理量的“积”有无实际的物理意义，可以从物理公式分析，也可从单位的角度分析，如s—t图像“面积”无实际意义，不予讨论。 二）、求解图象问题的思路 1．常见图象 动力学中常见的有a－F、a－1/m、F－t、v－t、x－t图象等，我们可抓住图象的斜率、截距、面积、交点、拐点等信息，结合牛顿第二定律和运动学公式来分析解决问题。 2．求解图象问题的思路： (1)确定研究对象并分析其受力情况和运动情况； (2)建立直角坐标系求合力（一般让x 轴沿着a的方向）； (3)分析图象获取所需信息： 通常在a－F图象中找出a与F的对应值；在a－1/m图象中找出a与m的对应值； 在F－t图象中找出F在相应时刻的值；在v－t和x－t图象中求出a的值。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解。 物理必修1第四章牛顿运动定律班级: 姓名: 使用时间 第三节探究牛顿第二定律 课型：实验课制作人: 审核：高一物理备课组 1?知识与技能 (1)以实验为基础，通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系?培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。 (2)认识到实验在物理学中的地位和作用。 2.过程与方法 (1)采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；运用列表法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论(定量分析)。 (2)经历科学探究过程，认识科学探究的意义，培养学生科学探究的意识和方法。 3?情感态度与价值观 (1 )体验探索牛顿第二定律过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。 (2 )学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。 1、实验器材：小车，一端带有定滑轮的平板，钩码，砝码若干，细线，打点计时器，纸带，刻度尺 2、实验原理：以小车为研究对象，小车的运动可以通过研究与小车相连的纸带上的点的运动而得出；小车的拉力由绳子下面悬挂的钩码的重力来确定；采用控制变量法研究三个物理量间的数量关系。 3、加速度、质量、力三者之间的关系，采用的方法是__________________ 4.实验时为什么要平衡摩擦力？ _____________________________________________ 怎样平衡摩擦力？____________________________________________________ 5?如果a-F, a-1/m图象，并不严格地位于某条直线上，或直线并非准确地通过原点，可能的原因是 6、实验中我们采取了近似处理：近似认为小车的拉力大小等于绳子下面悬挂的钩码的重力。这要求钩码的质量远小 于小车的质量。 【探究一】加速度与力的关系 （一）实验步1。用天平测量出小车的质量。 2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止。 3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。 4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。 5保持小车质量不变，改变钩码质量，进行第四步的相同操作，得到又一条纸带。重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。 （二）数据分析：设计表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在下面的表格中 1 ．如图所示，汽车以10m／s的速度匀速驶向路口，当行驶至距路口停车线20m处时，绿灯还有3s熄灭．而 该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则汽车运动的速度一时间图象可能是（BC ） 2．原来静止的物体受到外力F的作用，如图所示为力F随时间变化的图象，则与F— t 图象对应的v—t图象是 下图中的（) 解析：由F—t图象可知，在0～t内物体的加速度a1＝F m，做匀加速直线运动；在 t～2t内物体的加速度a2＝ F m， 但方向与a1反向，做匀减速运动，故选B. 答案：B 3．雨点从高空由静止下落，在下落过程中，受到的阻力与雨点下落的速度成正比，图中能正确反映雨点下落运动情景的是( D ) A．①②B．②③C．①④ D．①③ 4.一物块以一定的速度滑上静止于光滑水平面上的 足够长的木板，它们的v-t图像如图所示。则物块与长木板两物体的质量之比及两者之间的摩擦 3 v/ms-1 1 v 因数分别为（D ） A．错误!未找到引用源。B．错误!未找到引用源。 C．错误!未找到引用源。D．错误!未找到引用源。 5．把一钢球系在一根弹性绳的一端，绳的另一端固定在天花板上，先把钢球托起（如图所示），然后放手．若弹性绳的伸长始终在弹性限度内，关于钢球的加速度a、速度v随时间t变化的图象，下列说法正确的是：（） A．甲为a－t图象B．乙为a－t图象C．丙为v－t图象 D．丁为v－t图象 5．【解析】由题图可知，弹性绳处于松弛状态下降时钢球做自由落体运动，绷紧后小球做简谐运动；当小球上升至绳再次松弛时做竖直上抛运动，故v～t图象为图甲，a～t图象为图乙．[答案] B 6．作用于水平面上某物体的合力F与时间t的关系如图所示，设力的方向向右为正，则将物体从下列哪个时刻由静止释放，该物体会始终向左运动（B ） A．t1时刻B．t2时刻 C．t3时刻D．t4时刻 7．如图所示，质量相等的a、b两物体，从斜面上的同一位置A由静止下滑，经B点在水平面上滑行一段距离后停下。不计经过B点时的能量损失，用传感器采集到它们的速度——时间图象，下列说法正确的是（AB ） F0 F －F0 t1t2 t3t 4 t5 t6 t 板块模型小汇总 一、地面光滑，上表面粗糙，无拉力，物块A 带动木板B （地面粗糙，有可能B 不动，有可能共速后一起减速） （1）物块滑离木板，物块滑到木板右端时二者速度不相等，x B ＋L ＝x A ，速度时间图像类似图1 （2）物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速度相等，则位移关系为x B ＋L ＝x A ，速 度时间图像类似图2 二、地面光滑，上表面粗糙，无拉力，木板B 带动物块A （地面粗糙，有可能共速后一起减速，也可能共速后各自减速） （1）物块滑离木板，物块从木板左端滑离时二者速度不相等，x B ＝x A ＋L ，速度时间图像类似图3 （2）物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等，则位移关系为x B ＝x A ＋L ，速度时间图像类似图4 三、地面光滑，上表面粗糙，有拉力 F 较小时，木板和木块一起做加速运动，有F ＝(m A ＋m B )a ，对A 分析，f BA =m A a 临界情况f BA =μm A g ，此时F 是AB 一起加速运动的临界最大值，F 临=(m A ＋m B )μg ，a 的变化和F 图像如图5 F 超过F 临，AB 各自加速，A 从B 左端滑落，速度时间图像如图6 四、地面光滑，上表面粗糙，有拉力 F 较小时，木板和木块一起做加速运动，有F ＝(m A ＋m B )a ，对B 分析，f AB =m B a 临界情况f AB =μm A g ，此时F 是AB 一起加速运动的临界最大值，F 临=(m A ＋m B )A B m g m ，a 的变化和F 图像如图7 F 超过F 临，AB 各自加速，A 从B 右端滑落，速度时间图像如图8 五、地面粗糙，动摩擦因数μ0，上表面粗糙，动摩擦因数μ，有拉力，F 0=μ0(m A ＋m B )g ，F 临=（μ0＋μ）(m A ＋m B )g 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8 ①F ≤F 0时，整体静止 ②F 0＜F ≤F 临时，一起加速 ③F ＞F 临时，各自加速，且a B ＞a A （二）“牛顿第二定律”难题--压轴题2015.6.4 参考答案与试题解析 9．（2011?历城区校级模拟）在一个与水平面成α角的粗糙斜面上的A点放着一个物体，它系于一根不可伸长的细绳上，绳子的另一端B通过小孔C穿出底面，如图所示，开始时物体与C等高，当物体开始缓慢下滑时，适当的拉动绳端B，使物体在斜面上划过一个半圆到达C，则A和斜面之间的动摩擦因数μ为（） 其工作原理如图（a）所示，将压电陶瓷和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，它的直径略小于陶瓷和挡板间的距离．小车向右做直线运动过程中，电压流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（） 码m1和m2．在铁架上A处固定环状支架z，它的孔只能让m1通过．在m1上加一个槽码m，m1和m从O 点由静止释放向下做匀加速直线运动．当它们到达A时槽码m被支架z托住，m1继续下降．在下图中能正确表示m1运动速度v与时间t和位移x与时间t关系图象的是（） B 17．（2010?松江区二模）如图所示，足够长的水平传送带以速度v沿顺时针方向运动，传送带的右端与光滑曲面的底部平滑连接，曲面上的A点距离底部的高度为h=0.45m．一小物块从A点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回曲面，g 2 25．（2014?河西区二模）物体A的质量M=1kg，静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m．某时刻A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力．忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，取重力加速度g=10m/s2．试求： （1）若F=5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离； （2）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件． 牛顿第二定律与正交分解法 一、单项选择题： 1.如图所示,一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F 方向如图所示的力去推它,使它以加速度a 向右运动,若保持力的方向不变而增大力的大小,则( ) A. a 变大 B. a 不变 C ．a 变小 D.因为物块的质量未知,故不能确定a 变化的趋势 2.自动扶梯与水平面的夹角为30o角，扶梯上站着一个质量为50kg 的人，随扶梯以加速度a=2m/s 2一起向上加速运动，则（g 取10m/s 2） 下列说法正确的是（ ） A. 此时人不受扶梯的摩擦力 B. 此时人受到扶梯的摩擦力方向沿斜面向上 C. 此时人受到扶梯的摩擦力方向水平向左 D. 此时人受到扶梯的摩擦力大小为N f 6.86= 3. 如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则中间一质量为m 的土豆A 受到其他土豆对它的作用力应是( ) A ．mg B ．mg μ C ．21μ+mg D ．21μ-mg 4.如图所示，在倾角为300的足够长的斜面上有一质量为m 的物体，它受到沿斜面方向的力F 的作用。力F 可按图（a ）、（b ）（c ）、（d ）所示的四种方式随时间变化（图中纵坐标是F 与mg 的比值，力沿斜面向上为正）。已知此物体在t =0时速度为零，若用v 1、v 2 、v 3 、v 4分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率，则这四个速率中最大的是（ ） A ．v 1 B 。v 2 C 。v 3 D 。v 4 二、双项选择题 5.如图所示，在汽车中悬挂一小球，实验表明，当汽车做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一稳定角度．若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m 1，则关于汽车的运动情况和物体m 1的受力情况正确的是 A ．汽车一定向右做加速运动 B ．汽车可能向左运动 C ．m 1除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用 D ．m 1除受到重力、底板的支持力作用外，还可能受到向左的摩擦力的作用 6．物体A B C 均静止在同一水平面上，它们的质量分别为m A 、 m B 、 m C ，与平面的动摩擦因数分别为μA 、μ B 、μC ，用平行于水平面的拉力F 分别拉物体A 、B 、C 所得加速度a 与F 的关系图线如图，对应的直线甲、 乙、丙所示，甲、乙 直线平行，则以下说法正确的是（ ） A ．μA < μ B B.μ B >μC C ．m B >m C D. m A < m C 7.如图所示，在倾角为θ的光滑物块P 的斜面上有两个用轻弹簧相连接的物体A 和B ；C 为一垂直固定斜面的挡板，A 、B 质量均为m ，弹簧的劲度系数为k ，系统静止在水平面上．现对物体A 施加一平行于斜面向下的力F 压缩弹簧后，突然撤去外力F ，则在物体B 刚要离开C 时(此过程中A 始终没有离开斜面)( ) A ．物体 B 加速度大小为g sin θ B ．弹簧的形变量为mg sin θ/k C ．弹簧对B 的弹力大小为mg sin θ D ．物体A 的加速度大小为g sin θ 8．如图(a)所示，用一水平外力F 拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F ，物体做变加速运动，其加速度a 随外力F 变化的图像如图(b)所示，若重力加速度g 取10m/s 2 .根据图(b)中所提供的信息可以计算出( ) A ．物体的质量 B ．斜面的倾角 C ．斜面的长度 D ．加速度为6m/s 2时物体的速度 9.两个叠在一起的滑块,置于固定的、倾角为θ斜面上,如图所示,滑块A 、B 质量分别为M 、m,A 与斜面间的动摩擦因数为μ1,B 与A 之间的动摩擦因数为μ2,已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,滑块B 受到的摩擦力( ) A.等于零 B.方向沿斜面向上 C.大小等于μ1mgcos θ D.大小等于μ2mgcos θ 三、实验题： 10.为了探究物体受到的空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示） 。实验时，平衡小车与木板之间 (a O 2014高考物理实验专项训练（验证牛顿第二定律） 1.用如图（甲）所示的实验装置来年验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力. （1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？ 答：. （2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的（将选项代号的字母填在横线上）. （3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz. 下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= . 根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）. 2.如图(a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在 斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连.开始时， 小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离. 启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动， 重物落地后，小车会继续向上运动一段距离.打点计时器使用的交流电频率为 50Hz. 图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如图箭头所示. (1)根据所提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为m/s2（计算结果保留两位有效数字）. (2) 打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸 2.72 2.82 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.73 1.48 1.32 1.12 单位：cm a b c 图3－14－7 (b) D1D2 D3 D4D5 D6 D7 一、单项选择题 1．【2016·海南卷】沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F 的作用，其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0~5 s 、5~10 s 、10~15 s 内F 的大小分别为F 1、F 2和F 3，则（） A ．F 1 f 5-3a==m/s=2.0m/s m 1 F F -，D 正确。 【考点定位】力的图像、静摩擦力、滑动摩擦力，牛顿第二定律。 3．【2013·重庆卷】图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y 随θ变化的图像分别对应题4图2中的（） A ．①、②和③ B．③、②和① C．②、③和① D．③、①和② 【答案】B 【考点定位】伽利略的斜面实验、牛顿第二定律、图象分析。 4．【2014·重庆卷】以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v t -图像可能正确的是（） 【答案】D 【解析】竖直上抛运动不受空气阻力，做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动，v t -图象时倾斜向下的直线，四个选项均正确表示；考虑阻力f kv =的上抛运动，上升中= mg kv a m +上，随着v 减小，a 上减小，对应v t -图象的斜率减小，选项A 错误。下降中=mg kv a m -下，随着随着v 增大，a 下继续减小。而在最高点时0v =，a g =，对应v t -图与t 轴的交点，其斜率应该等于g （此时与竖直上抛的最高点相同的加速度），即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行，只有D 选项满足。故选D 。DIS专用实验五牛顿第二定律
“牛顿第二定律”难题解析
关于验证牛顿第二定律实验的三个问题Word版
关于验证牛顿第二定律实验的典型例题
牛顿第二定律应用——图像专题
牛顿第二定律实验
牛顿第二定律在图象方面的练习进步题(有规范标准答案)
牛顿第二定律的应用--板块模型及图像小汇总
(二)“牛顿第二定律”难题解析
牛顿第二定律与正交分解法(二)
2014牛顿第二定律实验
【2018高考物理】七年高考(2011-2017)试题分项专题06 牛顿第二定律与图像