20xx滬科版高中物理必修一53牛頓第二定律(參考版)
2024-11-21 18:23本頁面
【正文】 提高 圖 537 于慣性乘客將以原速度向前沖出，與座位前方硬物碰撞．設(shè)碰后人的速度變?yōu)榉聪?，大小變?yōu)?，碰撞時(shí)間為 s，求系了安全帶后可使乘客受到的力減小為不系安全帶時(shí)撞擊力的多少分之一？ 解析 ：以 v0方向?yàn)檎较?，設(shè)乘客的質(zhì)量為 m，乘客與車的總質(zhì)量為 M，汽車的速度 v0＝ 108 km/h＝30 m/s，急剎車后汽車的加速度為 a1 由牛頓第二定律知 μMg＝ Ma1，得 a1＝ μg＝ 8 m/s2 乘客如果系上安全帶，將和汽車一起減速，受到的作用力為 F1由牛頓第二定律得 F1＝ ma1＝ 8m 如果沒有系安全帶，乘客受到硬物的撞擊力為F2，乘客的加速度為 a2，則 a2的大小為 a2＝v2－ ? － v0?Δ t＝ 1 2 0 0 m / s2，方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的反方向．得 F2＝ ma2＝1 2 0 0 m ，故F2F1＝ 150 ，即乘客不系安全帶時(shí)受到硬物的撞擊力是系了安全帶后受到的作用力的 150 倍． 答案： 11 5 0 。 m / s2m / s2 ＝ 2 0 k g C ． m ＝Fa＝20 . 1＝ 2 0 k g D ． m ＝Fa＝20 . 1 kg ＝ 2 0 k g 解析 ：本題考查了單位制的應(yīng)用．在進(jìn)行數(shù)量運(yùn)算的同時(shí)，也要把單位帶進(jìn)運(yùn)算．帶單位運(yùn)算時(shí)，每一個(gè)數(shù)據(jù)均要帶上單位，且單位換算要準(zhǔn)確，也可以把題中的已知量的單位都用國際單位表示，計(jì)算的結(jié)果就用國際單位表示，這樣在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫出各個(gè)量的單位，只在數(shù)字后面寫出正確單位即可．在備選的四個(gè)選項(xiàng)中 A、 C均錯(cuò)， B項(xiàng)解題過程正確，但不簡(jiǎn)捷，只有 D項(xiàng)運(yùn)算正確，且簡(jiǎn)捷而又規(guī)范． 答案 ： D 【 例 6】 在高速公路上以v0＝ 108 km/h速度行駛的汽車，急剎車后車輪迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ＝ 5－ 3－ 7所示，乘客如果系上安全帶，人和車同時(shí)停止．如果沒有系安全帶，由 綜合 . 答案： mgco s θ g t a n θ 9 0 176。m/s2，并且各物理量都采用國際單位制的單位時(shí)，牛頓第二定律才有表達(dá)式 F合 ＝ F合 ＝ kma，若 m、 a、 F各物理量都用國際單位，則有 k＝ 1. A．物體的加速度與物體受到的任一個(gè)力成正比，與物體的質(zhì)量成反比 B．物體的加速度與物體受到的合力成正比，與物體的質(zhì)量成反比 C．物體的質(zhì)量與物體受到的合力成正比，與物體的加速度成反比 D．物體的質(zhì)量與物體受到的合力及物體的加速度無關(guān) 【例 1 】 關(guān)于牛頓第二定律 F ∝ ma 或 a ∝ Fm . 下列說法中正確的是 ( ) 解析 ：牛頓第二定律表達(dá)式中 F指的是物體所受的合力，故 A錯(cuò)誤；由牛頓第二定律的內(nèi)容可判斷出 B正確；對(duì)于給定的物體，其質(zhì)量是不變的，合力變化時(shí)，物體的加速度成正比例地變化，合力與加速度的比值不變，故 C錯(cuò)誤、 D正確． 答案 ： BD 題后反思 ：牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，其公式也就不能像數(shù)學(xué)公式那樣隨意變換成不同的表示式都是成立的． 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，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比 B ．由 m ＝Fa可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比 C ．由 a ＝Fm可知，物體的加速度與其所受的合力成正比，與其質(zhì)量成反比 解析 ：牛頓第二定律的表達(dá)式 F＝ ma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個(gè)量，可求第三個(gè)量，但物體的質(zhì)量是由物體本身決定的，與受力無關(guān)；作用在物體上的合力，是由和它相互作用的物體作用產(chǎn)生的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)．故排除 A、 B，選 C、 D. 答案 ： CD D ．由 m ＝ Fa 可知，物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它所受的合力而求出 牛頓第二定律的幾個(gè)特征 1．因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因，反之不對(duì)，沒有力也就沒有加速度． 2．矢量性 公式 F＝ ma是矢量式，任一時(shí)刻， a的方向均與 F合 方向相同，當(dāng) F合 方向變化時(shí)， a的方向同時(shí)變化． 3．瞬時(shí)性 牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系， a為某一時(shí)刻的加速度， F為該時(shí)刻物體所受合外力． 4．同一性 有兩層意思：一是指加速度 a相對(duì)同一慣性系 (一般指地球 )，二是指 F＝ ma中 F、 m
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