【期末专题复习】人教版(2019)物理必修1-高一上学期期末专题点拨与训练：第24讲 牛顿第二定律的理解及应用

第24讲 牛顿第二定律的理解及应用

1.内容：物体运动的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力相同。
2.表达式：

3.物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系，这种关系是瞬时对应的，

4.适用范围

（1）牛顿第二定律只适用于惯性参考系（相对地面静止或做匀速直线运动的参考系）.

（2）牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体

5.对牛顿第二定律的理解

同向性。公式是矢量式，任一时刻，F与a同向。

正比性。m一定时，a∝F。

瞬时性。a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力。

因果性。F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力。

同一性。中，F、m、a对应同一物体或同一系统。

独立性。①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律；

②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和；

③力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律。

局限性。①只适用于宏观、低速运动情况，不适用于微观、高速运动情况。

②只适用于惯性参考系。

6.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系

①牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象、归纳推理而总结出来的；牛顿第二定律是通过探究加速度与力、质量的关系得出的实验定律。

②牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是物体不受任何外力的理想情况，在此基础上，牛顿第二定律定量地指出了力和运动的联系：

【例题1】如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于拉伸状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是(　　)

A．向右做加速运动　　　　　　　B．向右做减速运动

C．向左做匀速运动       D．向左做减速运动

【例题2】如图所示，质量为2 kg的物体B和质量为1 kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。将一个质量为3 kg的物体A轻放在B上的一瞬间，物体B的加速度大小为(取g＝10 m/s2)(　　)

A．0　　B．15 m/s2　　C．6 m/s2　　D．5 m/s2

【例题3】为了节省能量，某商场安装了如图所示的智能化电动扶梯，扶梯与水平面的夹角为θ。无人乘行时，扶梯运行得很慢；当有人站上扶梯时，扶梯先以加速度a匀加速运动，再以速度v匀速运动。一质量为m的顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，重力加速度为g，下列说法中正确的是(　　)

A.顾客始终受到三个力的作用

B．扶梯对顾客的支持力始终等于mg

C．加速阶段扶梯对顾客的摩擦力大小为ma cos θ，方向水平向右

D．顾客对扶梯作用力的方向先沿扶梯向下，再竖直向下

1.两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图所示。现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，则（　　）

A．a1=g，a2=g B．a1=0，a2=2g

C．a1=g，a2=0 D．a1=2g，a2=0

2.如图所示，在水平地面上，轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与质量为m的物体A连接，物体B的质量也为m，两物体与地面的动摩擦因数均为μ，施加一水平外力推动物体B向左将弹簧压缩到最短，撤去外力，经过一段时间后两物体分离，分离时，弹簧的情况为（　　）

A．弹簧被拉长

B．弹簧处于原长

C．弹簧被压缩，弹力大小为μmg

D．弹簧被压缩，弹力大小为2μmg

3.如图所示，在某建筑工地，工人甲将质量为m的工件利用固定在支架上的光滑定滑轮沿竖直方向提升到一定高度后，甲一直站在乙的身后拉紧绳索，绳索与水平方向的夹角为θ；工人乙通过一始终保持水平的轻绳将工件缓慢拉到楼顶。已知甲、乙的质量分别为M甲、M乙，重力加速度大小为g，甲、乙始终处于静止状态，下列说法正确的是（　　）

A．工件匀速上升时，楼顶对甲的支持力为(M甲-m)g

B．工件以加速度a匀加速上升时楼顶对甲的摩擦力为m(g+a)cosθ

C．乙将工件拉到楼顶过程，甲受到的摩擦力不变

D．乙将工件拉到楼顶过程，楼顶对乙的摩擦力逐渐减小

4.如图所示，一足够长的光滑斜面，倾角为θ，一弹簧上端固定在斜面的顶端，下端与物体b相连，物体b上表面粗糙，在其上面放一物体a，a、b间的动摩擦因数为μ（μ>tanθ），将物体a、b从O点由静止开始释放，释放时弹簧恰好处于自由伸长状态，当b滑到A点时，a刚好在b上开始滑动；滑到B点时a刚好从b上滑下，b也恰好速度为零。设a、b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列对物体a、b运动情况描述正确的是（　　）

A．从O到A的过程中，两者一直加速，加速度大小从gsinθ一直减小，在A点减为零

B．经过A点时，a、b均已进入到减速状态，此时加速度大小是g(μcosθ-sinθ)

C．从A到B的过程中，a的加速度不变，b的加速度在增大，速度在减小

D．从O到B的过程中，b对a的摩擦力先增加后减小