牛顿第二定律认识初步

牛顿第二定律认识初步

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

牛顿第二定律认识初步

二. 学习目标：

1、深刻理解牛顿第二定律的内容，能够灵活运用牛顿第二定律解决相关问题。

2、熟练掌握运用牛顿第二定律分析力、加速度及速度之间的关系问题。

3、掌握整体法和隔离法在牛顿第二定律问题中的应用技巧。考点地位：

牛顿第二定律是整个高中物理内容学习的重点和难点所在，在高考中占据相当重要的地位，是每年高考的必考内容，也是我们分析高中物理问题的重要方法，我们常讲的分析物理问题的三大观点之一就是利用牛顿运动定律从物体的受力

特点出发，结合物体的运动形式来分析物理问题，出题形式灵活多变，即可以通过选择形式，同时也可以通过大型的计算题目的形式出现，其综合性很强，可以和匀变速运动、圆周运动、天体运动、带电粒子在电场、磁场或复合场的运动等具体的形式结合，难度较大，2007年上海卷第19B、第

21题均是以计算形式出现，2007年广东卷第8题2006年广东卷第1题、四川卷第21题通过选择形式考查。

三. 重难点解析：

1. 关于牛顿第二定律的特性分析

（1）定律内容：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的方向相同。

数学公式：或者

友情提示：①牛顿第二定律的表达应是：，或者，仅在、m、a均取国际制单位时，k=1，公式才是，且1牛顿力（N）=1千克·米/二次方秒（）。

②式中、m、a的含义分别是：

——是研究对象所受的合外力。

m——是指研究对象的质量，若研究对象是多个物体，且要用整体法解题时，m则是指所选所有物体的质量和。a——是研究对象的运动加速度。

③变形式是运动加速度的决定式，说明物体的加速度与所受的合力成正比，与物体的质量成反比，说明加速度产生的原因，要与加速度的定义式区别开来。是从v变化快慢来说明加速度。

④式是由牛顿第二定律求物体质量的公式，反映了质量是改变物体运动状态难易程度的内因；必须与质量的决定式严格

区别开来（是物体的密度，V是物体的体积）。

⑤牛顿第二定律公式中，是物体所受的合外力，而“”则不是一个力，此式是利用物体产生加速度的效果来量度合外力的一种形式。只有采用国际制单位时，此式才会成立。

⑥牛顿第二定律只适应于宏观、低速物体在惯性参考系中的运动，对高速运动的微观粒子则不适用。

⑦牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例，而是牛顿第二定律的思想基础。牛顿第一定律反映的是不受外力作用时，物体保持原来运动状态的特性；牛顿第二定律则反映了在外力作用下物体加速度与哪些因素相关和物体运动状态改变的

规律。

（2）基本特性：

牛顿第二定律，从表达式来看，虽然简洁扼要，其含义却是广泛深远，主要有以下几点：

①因果性：在式中，是使物体产生加速度的原因，而加速度则是合力作用产生的效果。

②矢量性：公式是一个矢量式，合力与加速度a均为矢量，二者的方向永远相同。

③同时性：合力与加速度a同时存在、同时消失、同时变化、瞬时对应，虽有因果关系，但无先后之分。

④同体性：、a、m三个物理量是对同一研究对象（物体）而言的。分析受力情况和认定加速度时千万不可张冠李戴，错

体错位。

⑤独立性：当物体同时受到多个力作用时，每一个力都会使物体独立地产生一个加速度，物体的实际加速度则是各力单独产生的加速度的矢量和。即。

⑥相对性：式中的加速度a是物体相对地球这一惯性系而言的。

⑦统一性：式中的各量必须统一使用国际制（SI）单位，即合力的单位是牛顿（N），质量m的单位是千克（kg），加速度a的单位是米每二次方秒（）。

⑧实验性：牛顿第二定律是一个实验定律，可以用实验加以验证，而牛顿第一定律是由逻辑推理得到的定律，无法用实验验证。

2. 用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤

（1）明确研究对象

（2）进行受力分析和运动状态分析，画出示意图。

（3）求出合力。

（4）由列式求解。

用牛顿第二定律解题，就要对物体进行正确的受力分析，求合力。物体的加速度既和物体的受力相联系，又和物体的运动情况相联系，加速度是联系力和运动的纽带，故用牛顿第二定律解题，离不开对物体的受力情况和运动情况的分析。

3. 控制变量法

牛顿第二定律研究的是物体的加速度a与物体所受的合外力F及物体的质量m之间的关系。采取的方法是控制变量法，先控制物体的质量不变，研究a与F的关系，然后控制物体所受的合外力F不变，研究a与m的关系，最后研究a、F、m三者间的关系。这样的方法叫做控制变量法。

（1）加速度和力的关系。

如图所示，取两个质量相同的小车放在光滑水平面上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放有数目不等的砝码，使两小车自静止开始在不同拉力作用下匀加速运动，小车所受拉力F的大小可以认为等于砝码和盘所受重力的大小（保证小车质量比砝码和盘的质量大得多），小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以同时控制两小车，使两车同时运动，同时停止，分别测出两小车的位移s和受力F的大小。据知道，在时间t相同的前提下，，通过实验分析知，，可见，质量相同的物体，其加速度跟作用在它上面的力成正比，即或者。

研究牛顿第二定律的实验装置

（2）加速度和质量的关系

按以上设计，当力F一定时，可以得到，或。

（3）对实验方法的说明。

①在实验研究中，由于要同时研究一个物理量（a）跟两个

物理量（F和m）之间的关系，为了简单起见，教材采取了先保持m一定，研究a与F的关系；再保持F一定，研究a 与m的关系；最后用数学的方法，把实验得出的a与F的

关系及a跟m的关系综合起来，找出a跟F和m的关系。

②在观察、理解教材中的演示实验时要注意：

a. 砝码（及盘）跟小车相比质量很小，细绳对小车的拉力可近似地等于砝码所受的重力。

b. 实验是通过改变盘中砝码的数目来改变绳对小车的拉力

大小的。

c. 研究对象小车的加速度a是根据初速度为零的匀加速直

线运动的公式的变形来推算的，在t相同时，通过比较s的大小来比较a的大小。

d. 由于实验中系统误差较大，只能大致看出a与F、m的关系，但科学家们已经做过许多精确的实验。精确的实验表明，。

【典型例题】

问题1：运用牛顿第二定律分析力与物体的运动关系问题：

例1. 在粗糙的水平面上，物体在水平推力的作用下，由

静止开始做匀加速直线运动，经过一段时间后，将水平推力逐渐减小到零（物体不停止），那么，在水平推力减小到零

的过程中

A. 物体的速度逐渐减小，加速度逐渐减小

B. 物体的速度逐渐增大，加速度逐渐减小

C. 物体的速度先增大后减小，加速度先增大后减小

D. 物体的速度先增大后减小，加速度先减小后增大

答案：D

变式1、

例2. 如下图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点，如果物体受到的摩擦力恒定，则

A. 物体从A到O先加速后减速

B. 物体从A到O加速，从O到B减速

C. 物体运动到O点时，所受合力为零

D. 以上说法都不对

答案：A

变式2、

例3. 如图所示，固定于水平桌面上的轻弹簧上面放一重物，现用手往下压重物，然后突然松手，在重物脱离弹簧之前，重物的运动为

A. 先加速，后减速

B. 先加速，后匀速

C. 一直加速

D. 一直减速

答案：A

问题2：牛顿第二定律的基本应用问题：

例4. 2003年10月我国成功地发射了载人宇宙飞船，标志着我国的运载火箭技术已跨入世界先进行列，成为第三个实现“飞天”梦想的国家，在某一次火箭发射实验中，若该火箭（连同装载物）的质量，启动后获得的推动力恒为，火箭发射塔高，不计火箭质量的变化和空气的阻力。（取）

求：（1）该火箭启动后获得的加速度。

（2）该火箭启动后脱离发射塔所需要的时间。

解析：本题考查牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律在实际中的应用，首先应对火箭进行受力分析，因火箭发射在竖直方向上，一定不要漏掉重力，再利用牛顿第二定律求出火箭加速度，利用匀变速直线运动规律求时间。

（1）如图所示，根据牛顿第二定律：

（2）设火箭在发射塔上运动的时间为t，则：

∴。

答案：（1）（2）

例5. 如图（1）所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg。（g取，，）

（1）

（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。

（2）求悬线对球的拉力。

解析：小球与车厢相对静止，有相同的运动情况。小球受重力和细线的拉力作用，求出它们的合力，由牛顿第二定律求加速度。对小球的受力分析如图（2）所示。

（2）

（1）球所受的合外力对

由牛顿第二定律，可求得球的加速度为：

。

加速度方向水平向右，车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动。

（2）由图（2）可得，线对球的拉力大小为：

答案：（1）（2）12.5N

例6. 如图（1）所示，固定在小车上的折杆∠A=，B端固定一个质量为m的小球，若小车向右的加速度为a，则AB

杆对小球的作用力F为（）

（1）

A. 当时，，方向沿AB杆

B. 当时，，方向沿AB杆

C. 无论a取何值，F都等于，方向都沿AB杆

D. 无论a取何值，F都等于，方向不一定沿AB杆

解析：取小球为研究对象，其受力分析如图（2）所示，当

时小球平衡，故，竖直向上，故A选项错误，分解如图，则时，，故，，沿杆方向，当时不沿杆AB，但。

（2）

答案：B、D

问题3：整体法和隔离法在牛顿第二定律问题中的应用：

例7. 一根质量为M的木杆，上端用细线系在天花板上，杆上有一质量为m的小猴，如图（1）所示，若把细线突然剪断，小猴沿杆上爬，并保持与地面的高度不变，求此时木杆下落的加速度。

（1）（2）

解析：解法一：隔离法：木杆与小猴的受力如图（2）甲、乙所示，木杆受到自身重力Mg与小猴给木杆向下的静摩擦力，小猴受到自身的重力mg与木杆对它的向上的静摩擦力，在竖直方向上，由牛顿第二定律可得：

对小猴：，①

对木杆：。②

由牛顿第三定律有：，③

∴由①②③三式可得：。

解法二：整体法，以木杆与小猴为一个整体，在竖直方向上只受重力和mg作用，如图丙所示，由牛顿第二定律的形式对整体可有：④。

又因小猴相对地面静止，故其对地加速度：，上面的④式可变为：，∴。

显然，以上两种方法得到的答案完全相同。

答案：木杆下落的加速度为。

变式：（2004年全国卷）

19. 如图，在倾角为的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫，已知木板的质量是猫的质量的2倍。当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为

A. B. C.

D.

答案：C

对于猫和木板的受力分析如图所示：

隔离猫，则，①

隔离木板，②

由牛顿第三定律③

①②③联立，C对。

【模拟试题】

1A 质量为m的物体，放在粗糙水平面上，受到一个水平力F的作用而加速运动，则在运动中加速度a的大小

A. 和物体运动速度无关

B. 和物体的质量无关

C. 和物体的质量成反比

D. 和外力F成正比

2A 某学生做“验证牛顿第二定律”的实验在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，他所得到的a-F 关系可用图中的哪个图线表示？图中a是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力。

3B 如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的F拉质量分别为和的两个物体得出的加速度与力F之间的关系图线，分析图线可知：

A. 比较两地的重力加速度，有

B. 比较两物体的质量，有

C. 比较两地的重力加速度，有

D. 比较两物体的质量，有

4A 如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg的物块，在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为10N，当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为8N，这时小车运动的加速度大小是

A. B. C. D.

5A 雨滴在下落过程中，由于水汽的凝聚，雨滴质量将逐

渐增大，同时由于下落速度逐渐增大，所受空气阻力也将越来越大，最后雨滴将以某一速度匀速下降，在雨滴下降的过程中，下列说法正确的是

A. 雨滴受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大

B. 雨滴质量逐渐增大，重力产生的加速度逐渐减小

C. 由于雨滴受空气阻力逐渐增大，雨滴下落的加速度将逐渐减小

D. 雨滴所受重力逐渐增大，雨滴下落的重力加速度不变

6B 如图所示，是做直线运动的物体受力F与受力后位移s的关系图，则从图可知

A. 该物体至位移时的速度最小

B. 该物体至位移时的加速度最大

C. 该物体至位移后便开始返回运动

D. 该物体至位移时的速度最大

7A 如图所示，质量为M的凹形槽沿斜面匀速下滑，现将质量为m的砝码轻轻放入槽中，下列说法正确的是

A. M和m一起加速下滑

B. M和m一起减速下滑

C. M和m仍一起匀速下滑

D. 上述三种情况均有可能

8A 如图所示，一根轻质弹簧的一端系着一个物体，手拉轻质弹簧的一端，轻质弹簧与物体一起在粗糙水平面上向左做匀加速运动，当手突然停止运动后的很短时间内，物体将

A. 立即停止

B. 向左做变加速运动

C. 向左做匀加速运动

D. 向左做减速运动

9B 如图所示，质量均为m的A、B两球之间系着一条不计质量的轻弹簧放在光滑水平面上，A球紧靠墙壁，今用力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将力F撤去的瞬间，则

A. A球的加速度为

B. A球的加速度为零

C. B球的加速度为

D. B球的加速度为零

10C 在水平地面上有一质量为4kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10s后拉力大小减为。该物体v-t图象如图所示，求：

（1）物体受到的水平拉力F的大小。

（2）物体与地面间的动摩擦因数。（g取）

【试题答案】

1. A 粗糙水平面上运动一定要考虑摩擦力的作用，，与加速度无关的只有速度；与成正比关系，与拉力F不是简单的正比关系，摩擦力也与m有关，所以加速度与m不是简单的反比关系。

2. C 由于斜面倾角过大，小车沿斜面方向的重力的分力将大于小车与斜面间的摩擦力，不挂砂桶时（F=0），小车将沿斜面方向做匀加速直线运动，正确答案为C。

3. B、C A和B的图象和纵坐标相交于同一点，说明两物体在不受F只受重力的作用下，它们的加速度相同，可知：两地重力加速度相同；由A和B的图象和横坐标相交于不同点，说明两物体在平衡状态时F的大小不同，A物体的F小，表明A的重力小，即A的质量小于B的质量。

4. B 设两弹簧测力计示数均为10N时，各自伸长量为，又设小车做匀加速直线运动时，甲弹簧伸长量为，由于小车长不变，则两弹簧总伸长量不变，所以乙弹簧伸长量为，则据胡克定律有，，，再由，得。

5. C、D 由题意知物体做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动，加速度逐渐减小，是由于阻力增大造成的，重力逐渐增大，而重力加速度是不变的。

6. B、D 由题图可知，力的方向始终跟位移方向相同，所以物体始终做加速运动，在位移处，物体的速度最大，在位

移处物体受力最大，则在该处物体的加速度最大。

7. C 凹形槽中放入砝码前，下滑力与摩擦力平衡，即；当凹形槽中放入砝码后，下滑力·与摩擦力仍平衡，即，凹形槽运动状态不变。

8. B 当手突然停止运动时，弹簧形变并未立即改变，其弹力仍大于滑动摩擦力，故手突然停止后一小段时间内仍向左做加速运动。

9. B、C 用力F压B球平衡后，说明了在水平方向上，弹簧对B球的弹力与力F平衡，而A球是弹簧对A球的弹力与墙壁对A球的弹力相平衡，当撤去了力F的瞬间，由于弹簧的弹力是弹簧形变而产生的，这一瞬间，弹簧的形变没有消失，弹簧的弹力还来不及变化，故弹力大小仍为F，所以B球的加速度，而A球受力不变，加速度为零，B、C两选项正确。

10. 解：由题意得

解得，，。

知识讲解牛顿第二定律基础

牛顿第二定律 【学习目标】 1.深刻理解牛顿第二定律，把握Fam?的含义． 2.清楚力的单位“牛顿”是怎样确定的． 3.灵活运用F＝ma解题． 【要点梳理】 要点一、牛顿第二定律 (1)内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比． (2)公式：Fam∝或者Fma?，写成等式就是F＝kma．． (3)力的单位——牛顿的含义． ①在国际单位制中，力的单位是牛顿，符N，它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1kg的物体产生1 m/s2加速度的力，叫做1N．即1N＝1kg·m/s2． ②比例系数k的含义． 根据F＝kma知k＝F/ma，因此k在数值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小，k的大小由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位，k的数值不一样，在国际单位制中，k＝1．由此可知，在应用公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位． 要点二、对牛顿第二定律的理解 (1)同一性 【例】质量为m的物体置于光滑水平面上，同时受到水平力F的作用，如图所示，试讨论： ①物体此时受哪些力的作用? ②每一个力是否都产生加速度? ③物体的实际运动情况如何? ④物体为什么会呈现这种运动状态? 【解析】①物体此时受三个力作用，分别是重力、支持力、水平力F． ②由“力是产生加速度的原因”知，每一个力都应产生加速度． ③物体的实际运动是沿力F的方向以a＝F/m加速运动． ④因为重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，此时作用于物体的合力相当于F． 从上面的分析可知，物体只能有一种运动状态，而决定物体运动状态的只能是物体所受的合力，而不能是其中一个力或几个力，我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫牛顿第二定律的同一性． 因此，牛顿第二定律F＝ma中，F为物体受到的合外力，加速度的方向与合外力方向相同． (2)瞬时性

牛顿第二定律典型计算题精选

牛顿第二定律典型计算题精选 一、无相对运动的隔离法整体法（加速度是桥梁） 典例1：如图所示，bc 是固定在小车上的水平横杆，物块Ｍ中心穿过横杆，Ｍ通过细线悬吊着小物块ｍ，小车在水平地面上运动的过程中，Ｍ始终未相对杆bc 移动，Ｍ、ｍ与小车保持相对静止，悬线与竖直方向夹角为α，求Ｍ受到横杆的摩擦力的大小及方向。 二、有相对运动的隔离法整体法（12F ma Ma =+合） 典例2：如图所示，质量为M 的斜劈放置在粗糙的水平面上，质量为m 1的物块用一根不可伸长的轻绳挂起，并通过滑轮与在光滑斜面上放置的质量为m 2的滑块相连。斜面的倾角θ，在m 1、m 2的运动过程中，斜劈始终不动。若m 1＝1kg ，m 2＝3kg ，θ=37°，斜劈所受摩擦力大小及方向？（sin37°＝0.6，g ＝10m/s 2）

三、传送带（共速后运动研判） 典例3：如图所示，传送带与水平方向成θ＝30°角，皮带的AB部分长L＝3.25m，皮带以v＝2m/s的速率顺时针方向运转，在皮带的A端上方无初速地放上一个 μ=，求: 小物体，小物体与皮带间的滑动摩擦系数/5 (1)物体从A端运动到B端所需时间； (2)物体到达B端时的速度大小. 四、有动力滑板（最大静摩擦力决定分离点） 典例4：如图，质量M=1kg的木板静止在水平面上，质量m=1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。设最大摩擦力等于滑动摩擦力，已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，铁块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2。现给铁块施加一个水平向左的力F，若力F从零开始逐渐增加，且木板足够长。试通过分析与计算，在图中做出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图像。

利用气垫导轨验证牛顿第二定律

利用气垫导轨验证牛顿第二定律 ----医学院43210309 林敏 【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm 厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。 【Abstract】:Using the mattress guide, photoelectric timing system and other auxiliary parts. According to the object to do straight-line movement (i.e. the slider), we can do a lot of researches, such as measuring the velocity, acceleration and proving Newton's second law. In addition, it also can research object collisions, study the law of simple harmonic oscillator and so on. 【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平 实验回顾 【实验目的】 1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。 2．学会测量滑块速度和加速度的方法。 3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。

牛顿第二定律练习题和答案

牛顿第二定律练习题和 答案 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

牛顿第二定律练习题 一、选择题 1．关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是 [ ] A．物体运动的速率不变，其运动状态就不变 B．物体运动的加速度不变，其运动状态就不变 C．物体运动状态的改变包括两种情况：一是由静止到运动，二是由运动到静止 D．物体的运动速度不变，我们就说它的运动状态不变 2．关于运动和力，正确的说法是 [ ] A．物体速度为零时，合外力一定为零 B．物体作曲线运动，合外力一定是变力 C．物体作直线运动，合外力一定是恒力 D．物体作匀速运动，合外力一定为零 3．在光滑水平面上的木块受到一个方向不变，大小从某一数值逐渐变小的外力作用时，木块将作 [ ] A．匀减速运动B．匀加速运动 C．速度逐渐减小的变加速运动D．速度逐渐增大的变加速运动 4．在牛顿第二定律公式F=km·a中，比例常数k的数值： [ ] A．在任何情况下都等于1 B．k值是由质量、加速度和力的大小决定的 C．k值是由质量、加速度和力的单位决定的

D．在国际单位制中，k的数值一定等于1 5．如图1所示，一小球自空中自由落下，与正下方的直立轻质弹簧接触，直至速度为零的过程中，关于小球运动状态的下列几种描述中，正确的是 [ ] A．接触后，小球作减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零 B．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增加后减小直到为零 C．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处 D．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方 6．在水平地面上放有一三角形滑块，滑块斜面上有另一小滑块正沿斜面加 速下滑，若三角形滑块始终保持静止，如图2所示．则地面对三角形滑块 [ ] A．有摩擦力作用，方向向右B．有摩擦力作用，方向向左 C．没有摩擦力作用D．条件不足，无法判断 7．设雨滴从很高处竖直下落，所受空气阻力f和其速度v成正比．则雨滴的运动情况是 [ ] A．先加速后减速，最后静止B．先加速后匀速 C．先加速后减速直至匀速D．加速度逐渐减小到零 8．放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F的作用下以加速度a运动，现将拉力F 改为2F（仍然水平方向），物体运动的加速度大小变为a′．则 [ ] A．a′=a B．a＜a′＜2a C．a′=2a D．a′＞2a

牛顿第二定律 提升计算

牛顿第二定律提升计算 1、如图所示，一个质量的物块，在的拉力作用下，从静止开始沿水平面做匀加速直线运动，拉力方向与水平方向成，假设水平面光滑，取重力加速度，，。（1）画出物体的受力示意图； （2）求物块运动的加速度大小； （3）求物块速度达到时移动的距离。 2、如图所示，质量为10kg的金属块放在水平地面上，在大小为100N，方向与水平成37°角斜向上的拉力作用下，由静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动．物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5.2s后撤去拉力，则撤去拉力后金属块在桌面上还能滑行多远？（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．g取10m/s2） 3、如图所示，长度l=2m，质量M=kg的木板置于光滑的水平地面上，质量m=2kg的小物块（可视为质点）位于木板的左端，木板和小物块间的动摩擦因数μ=0.1，现对小物块施加一水平向右的恒力F=10N，取 g=10m/s2．求： （1）将木板M固定，小物块离开木板时的速度大小； （2）若木板M不固定，m和M的加速度a1、a2的大小； （3）若木板M不固定，从开始运动到小物块离开木板所用的时间．

4、如图甲所示，t=0时，一质量为m=2kg的小物块受到水平恒力F的作用，从A点由静止开始运动，经过B点时撤去力F，最后停在C点．图乙是小物块运动的速度一时间图象．已知重力加速度g=l0m/s2，求： （1）从第Is末到第2s末，物体运动的距离； （2）恒力F的大小． 5、一质量为的小球用轻细绳吊在小车内的顶棚上，如图所示.车厢内的地板上有一质量为 的木箱.当小车向右做匀加速直线运动时，细绳与竖直方向的夹角为θ＝30°，木箱与车厢地板相对静止. (空气阻力忽略不计，取g＝10 m/s2) 求： （1）小车运动加速度的大小 （2）细绳对小车顶棚拉力的大小 （3）木箱受到摩擦力的大小 . 6、质量分别为m1和m2的木块，并列放置于光滑水平地面，如图所示，当木块1受到水平力F的作用时，两木块同时向右做匀加速运动，求： （1）匀加速运动的加速度多大？ （2）木块1对2的弹力． 7、台阶式电梯与地面的夹角为θ，一质量为m的人站在电梯的一台阶上相对电梯静止，如图4-7所示.则当电梯以加速度a匀加速上升时，求：（1）人受到的摩擦力是多大？（2）人对电梯的压力是多大？

在“验证牛顿第二定律”实验中为什么要求M--m

在“验证牛顿第二定律”实验中为什么要求M >> m 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。 探究加速度的实验中为什么小车及其中砝码的质量要远大于托盘及其中砝码的质量 错误解法：mg-T=ma T=Ma 代入上式 mg-Ma=ma 化简a=〔m/（M+m）〕g 因此要使〔〕中的式子接近于1 分子分母同除以m，所以M不应该远小于m嘛！ 。 【分析】在做a - F关系实验时，用托盘及其中砝码重力mg代替了小车所受的拉力F，如图所示。事实上，托盘及其中砝码的重力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：mg=（m+M）a，即a=mg/（M+m） 若视F = mg，设这种情况下小车的加速度为a′，则a′= mg/M。 在本实验中，M保持不变，a'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△a=mg/M-mg/（M+m）=m2g/[M（M+m）]=g/[M（M/m2+1/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'，△a→0，这就是要求该实验必须满足M >> m的原因所在。 本题误差是由于当托盘及其中砝码质量较大时，不能很好满足M >> m造成的。 【点评】本实验的误差来源：因原理不完善引起的误差，用托盘及其中砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于托盘及其中砝码的总重力，这个托盘及其中砝码的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之托盘及其中砝码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。因此满足托盘及其中砝码的总质量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M >> m而减小，但不可能消去此误差。

人教版高中物理(必修1) 知识讲解： 牛顿第二定律(基础)(附答案)

牛顿第二定律【学习目标】 1.深刻理解牛顿第二定律，把握 F a m =的含义． 2.清楚力的单位“牛顿”是怎样确定的． 3.灵活运用F＝ma解题． 【要点梳理】 要点一、牛顿第二定律 (1)内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比． (2)公式： F a m ∝或者F ma ∝，写成等式就是F＝kma． (3)力的单位——牛顿的含义． ①在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号N，它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1kg的物体产生1 m/s2加速度的力，叫做1N．即1N＝1kg·m/s2． ②比例系数k的含义． 根据F＝kma知k＝F/ma，因此k在数值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小，k的大小由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位，k的数值不一样，在国际单位制中，k＝1．由此可知，在应用公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位． 要点二、对牛顿第二定律的理解 (1)同一性 【例】质量为m的物体置于光滑水平面上，同时受到水平力F的作用，如图所示，试讨论： ①物体此时受哪些力的作用? ②每一个力是否都产生加速度? ③物体的实际运动情况如何? ④物体为什么会呈现这种运动状态? 【解析】①物体此时受三个力作用，分别是重力、支持力、水平力F． ②由“力是产生加速度的原因”知，每一个力都应产生加速度． ③物体的实际运动是沿力F的方向以a＝F/m加速运动． ④因为重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，此时作用于物体的合力相当于F． 从上面的分析可知，物体只能有一种运动状态，而决定物体运动状态的只能是物体所受的合力，而不能是其中一个力或几个力，我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫牛顿第二定律的同一性． 因此，牛顿第二定律F＝ma中，F为物体受到的合外力，加速度的方向与合外力方向相同． (2)瞬时性 前面问题中再思考这样几个问题： ①物体受到拉力F作用前做什么运动? ②物体受到拉力F作用后做什么运动? ③撤去拉力F后物体做什么运动? 分析：物体在受到拉力F前保持静止． 当物体受到拉力F后，原来的运动状态被改变．并以a＝F/m加速运动． 撤去拉力F后，物体所受合力为零，所以保持原来(加速时)的运动状态，并以此时的速度做匀速直线运动．

牛顿第二定律基础计算终审稿)

牛顿第二定律基础计算文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

牛顿第二定律基础计算 1、如图所示，光滑水平面上有一个质量m=7.0kg的物体，在 F=14N的水平力作用下，由静止开始沿水平面做匀加速直线运 动．求： （1）物体加速度的大小； （2）5.0s内物体通过的距离． 2、如图所示，光滑水平面上，质量为5 kg的物块在水平拉力F=15 N的作用下，从静止开始向右运动。求: （1）物体运动的加速度是多少 （2）在力F的作用下,物体在前10 s内的位移 3、质量为2kg的物体，在水平拉力F=5N的作用下，由静止开始在水平面上运动，物体与水平面间的动摩擦因素为0.1，求： （1）该物体在水平面上运动的加速度大小。 （2）2s末时，物体的速度大小。 4、如图所示，质量为20Kg的物体在水平力F=100N作用下沿水平面做匀速直线运动，速度大小V=6m/s，当撤去水平外力后，物体在水平面上继续匀减速滑行3.6m后停止运动．（g=10m/s2）求： （1）地面与物体间的动摩擦因数；

（2）撤去拉力后物体滑行的加速度的大小． 5、一质量为2kg的物块置于水平地面上．当用10N的水平拉力F拉物块时，物块做匀速直线运动．如图所示，现将拉力F改为与水平方向成37°角，大小仍为10N，物块开始在水平地面上运动．（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10m/s2）求：（1）物块与地面的动摩擦因数； （2）物体运动的加速度大小． 6、如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向角，小球和车厢相对静止，球的质量为. 已知当地的重力加速度 ，，求： （1）车厢运动的加速度，并说明车厢的运动情况. （2）悬线对球的拉力． 7、如图所示，位于水平地面上质量为M的物块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面作加速运动，若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，求：（1）地面对木块的支持力； （2）木块的加速度大小． 8、如图所示，一个人用与水平方向成的力F=10N推一个静止 在水平面上质量为2kg的物体，物体和地面间的动摩擦因数为 0.25。（cos37o=0.8，sin37o=0.6， g取10m/s2）求：

大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

怀化学院

1 、 速度测量 挡光片宽度Δs 已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs 很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即： 瞬时速度：t s dt ds t s v t ??≈=??=→?lim MUJ-5B 计时仪能直接计算并显示速度。 2、 加速度测量

（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。 2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下：

实验：验证牛顿第二定律习题及详解

实验：验证牛顿第二定律 1．“验证牛顿运动定律”的实验中，以下说法正确的是( ) A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上 B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量 C．实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 解析：平衡摩擦力时，细线不能系在小车上，纸带必须连好，故A错D对；小车和砝码的总质量应远大于小盘和砝码的总质量，故B对；若横坐标表示小车和车内砝码的总质量，则a－M图象是双曲线，不是直线，故C错．答案： BD 2．(2011年三明模拟)用如图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a－F图象为下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( ) A．实验前甲同学没有平衡摩擦力 B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C．实验前乙同学没有平衡摩擦力 D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 解析：由直线Ⅰ可知，甲同学在未对小车施加拉力F时小车就有了加速度，说明在平衡摩擦力时，把木板的末端抬得过高了，B正确，A错误；由直线Ⅱ可知，乙同学在对小车施加了一定的拉力时，小车的加速度仍等于零，故实验前乙同学

没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，C正确，D错误． 答案：BC 3．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止． (1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使__________．在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________(选填“远大于”、“远小于”或“等于”)小车的质量． (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为________． 解析：(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与水平轨道平行，在实验时，为使砝码和盘的总重力近似等于细线的拉力，作为小车所受的合外力，必须满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量． (2)因为两小车同时开始运动，同时停止，运动时间相同，由s＝1 2 at2可知，a 与s成正比． 答案：(1)小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于 (2)两车从静止开始匀加速直线运动，且两车运动的时间相同，其加速度与位移成正比 4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．

牛顿第二定律计算题2汇总

1．(9分)如图所示为火车站使用的传送带示意图，绷紧的传送带水平部分长度L ＝4 m ，并以v0＝1 m/s 的速度匀速向右运动。现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，g 取10 m/s2。 (1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端。 (2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，传送带速度的大小应满足什么条件？ 2．（18分）如图所示，倾角α=30的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L=1.8m 、质量M= 3kg 的薄木板，木板的最右端叠放一质量m=lkg 的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ=3 2．对木板施加沿斜面向上的恒力F ，使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动．设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=l02 /m s ． （1）为使物块不滑离木板，求力F 应满足的条件； （2）若F=37.5N ，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离． 3．如图所示，一质量为M ＝4 kg ，长为L ＝2 m 的木板放在水平地面上，已知木板与地面间的动摩擦因数为0.1，在此木板的右端上还有一质量为m ＝1 kg 的铁块，小铁块可视为质点，木板厚度不计．今对木板突然施加一个水平向右的拉力．(g ＝10 m/ ) (1)若不计铁块与木板间的摩擦，且拉力大小为6 N ，则小铁块经多长时间将离开木板？ (2)若铁块与木板间的动摩擦因数为0.2，铁块与地面间的动摩擦因数为0.1，要使小铁块相对木板滑动且对地面的总位移不超过1.5 m ，则施加在木板水平向右的拉力应满足什么条件？

牛顿第二定律基础测试题 (一)(含答案)(4)

牛顿第二定律基础测试题 （一） 一、选择题 1．关于力、加速度、质量之间的关系，正确的说法是（ ） A ．加速度和速度方向有时相反 B ．物体不可能做加速度增大，而速度减小的运动 C ．力是产生加速度的原因，所以总是先有力随后才有加速度 D ．由F=ma 得，m=F/a ，说明物体的质量m 与F 成正比，与a 成反比。 2．由牛顿第二定律的变形公式m ＝a F 可知物体的质量 （ ） A ．跟合外力成正比 B ．跟物体加速度成反比 C ．跟物体所受合外力与加速度无关 D ．可通过测量它的合外力和它的加速度求 3．对于牛顿第二定律的叙述正确的是 （ ） A ．物体的加速度与其所受合外力成正比 B ．物体的加速度与其质量成反比 C ．物体的加速度与其所受合外力成正比与其质量成反比 D ．以上说法均正确 4．下列对牛顿第二定律表达式F=ma 及其变形公式的理解，正确的是（ ） A ．由F=ma 可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成正比 B ．由m=F/a 可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动加速度成反比 C ．由a=F/m 可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比 D ．由m=F/a 可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它受到的合外力而求得 5．关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是( ) A ．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大。 B ．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定就小。 C ．由F=ma 可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比。 D ．对同一物体而言，物体的加速度与物体所到的合外力成正比，而且在任何情况下，加逮度的方向，始终与物体所受到的合外力方向一致。 6．大小分别为1N 和7N 的两个力作用在一个质量为1kg 的物体上，物体能获得的最小加速度和最大加速度分别是（ ） A ．1 m / s 2和7 m / s 2 B ．5m / s 2和8m / s 2 C ．6 m / s 2和8 m / s 2 D ．0 m / s 2和8m / s 2 7．一物体以 7 m/ s 2的加速度竖直下落时，物体受到的空气阻力大小是 ( g 取10 m/ s 2 ) A ．是物体重力的0.3倍 B ．是物体重力的0.7倍 C ．是物体重力的1.7倍 D ．物体质量未知，无法判断 8．假设洒水车的牵引力不变，且所受阻力与车重成正比，未洒水时该车匀速直线行驶，某时刻开始洒水，它的运动情况将是（ ） A ．做变加速直线运动 B ．做初速度不等于零的匀加速直线运动 C ．做匀减速直线运动 D ．继续保持匀速直线运动 9．如图所示，一箱苹果沿着倾角为θ的斜面，以速度V 匀速下滑。在箱 子的中央有一只质量为m 的苹果，它受到周围苹果的作用力的合力：（ ） A.方向沿着斜面向上 B.方向竖直向上 C.大小为零 D.大小为mg

DIS专用实验五牛顿第二定律

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

牛顿第二定律计算题

牛顿第二定律计算题（难度） 1．（17分）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 1m 和2m ，各接触面间的动摩擦因数均为μ。重力加速度为g 。 （1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小； （2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小范围； （3）本实验中， 1m =0.5kg ， 2m =0.1kg ， μ=，砝码与纸板左端的距 离d=0.1m ，取g=102 /m s 。 若砝码移动的距离超过l =0.002m ，人眼就能感知。 为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大 2．如图所示，竖直光滑的杆子上套有一滑块A,滑块通过细绳绕过光滑滑轮连接物块B,B 又通过一轻质弹簧连接物块C ，C 静止在地面上。开始用手托住A,使绳子刚好伸直处于水平位置但无张力，现将A 由静止释放，当速度达到最大时，C 也刚好同时离开地面，此时B 还没有到达滑轮位置.已知：m A =, m B =1kg, m c =1kg ，滑轮与杆子的水平距离L=。试求： （1）A 下降多大距离时速度最大 （2）弹簧的劲度系数 （3）的最大速度是多少 3．如图甲所示，平板小车A 静止在水平地面上，平板板长L=6m ，小物块B 静止在平板左端，质量m B = 0.3kg ，与A 的动摩擦系数μ=，在B 正前方距离为S 处，有一小球C ，质量m C = 0.1kg ，球C 通过长l = 0.18m 的细绳与固定点O 相连，恰当选择O 点的位置使得球C 与物块B 等高， 且C 始终不与平板A 接触。在t = 0时刻，平板车A 开始运动，运动情况满足如图乙所示S A – t 关系。若BC 发生碰撞，两者将粘在一起，绕O 点在竖直平面内作圆周运动， 并能通过O 点正上方的最高点。BC 可视为质点，g = 10m/s 2 ， 求：（1）BC 碰撞瞬间，细绳拉力至少为多少 （2）刚开始时，B 与C 的距离S 要满足什么关系 4．如图所示为某钢铁厂的钢锭传送装置，斜坡长为L ＝20 m ，高为h ＝2 m ，斜坡上紧排着一排滚筒．长为l ＝8 m 、质量为m ＝1×103 kg 的钢锭ab 放在滚筒上，钢锭与滚筒间的动摩擦因数为μ＝，工作时由电动机带动所有滚筒顺时针匀速转动，使钢锭沿斜坡向上移动，滚筒边缘的线速度均为v ＝4 m/s.假设关闭电动机的瞬时所有滚筒立即停止转动，钢锭对滚筒的总压力近似等于钢锭的重力．取当地的重力加速度g ＝10 m/s2.试求： (1)钢锭从坡底(如上图示位置)由静止开始运动，直到b 端到达坡顶所需的最短时间； (2)钢锭从坡底(如上图示位置)由静止开始运动，直到b 端到达坡顶的过程中电动机至 C B A L S O 图甲 3 S A t 12 图乙

验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)

中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(一) 实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨 实验（一） 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生：学号： 年级专业层次： 学习中心：

提交时间：年月日 一、实验目的 1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5．掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1．速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物 体在Δt时间的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 （1） 实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。但在一定误差围，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。2．加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为 （2） 根据式（2）即可计算出滑块的加速度。 （2）由测量加速度 设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为

牛顿第二定律实验

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

牛顿第二定律 基础理解

牛顿第二定律基础理解 不定项选择 1、关于运动和力的关系，下列说法中正确的是 A．力是维持物体运动的原因 B．力是改变物体运动状态的原因 C．一个物体受到的合力越大，它的速度越大 D．一个物体受到的合力越大，它的加速度越大 2、关于伽利略理想实验，以下说法正确的是（） A．理想实验是一种实践活动 B．理想实验是一种思维活动 C．伽利略的理想实验否定了亚里士多德关于力与运动的关系 D．伽利略的理想实验证实牛顿第二定律 3、下列说法中正确的是( ) A．物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律 B．牛顿第一定律仅适用于宏观物体，只可用于解决物体的低速运动问题 C．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a＝0条件下的特例 D．伽利略根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去 4、关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是( ) A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大 B．物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零 C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大 D．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零 5、下列对力和运动的认识正确的是（） A．亚里士多德认为只有当物体受到力的作用才会运动 B．伽利略认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因 C．牛顿认为力是产生加速度的原因 D．伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去

6、由牛顿第二定律表达式F＝ma可知 ( ) A．质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比 B．合外力F与质量m和加速度a都成正比 C．物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致 D．物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比，跟它的质量m成反比 7、关于运动和力的关系，下列说法中正确的是( ) A．当物体所受合外力不变时，运动状态一定不变 B．当物体所受合外力为零时，速度一定不变 C．当物体速度为零时，所受合外力不一定为零 D．当物体运动的加速度为零时，所受合外力不一定为零 8、下列说法正确的是( ) A．物体所受到的合外力越大，其速度改变量也越大 B．物体所受到的合外力不变(F合≠0)，其运动状态就不改变 C．物体所受到的合外力变化，其速度的变化率一定变化 D．物体所受到的合外力减小时，物体的速度可能正在增大 9、下列说法正确的是（） A．物体受到的合外力方向与速度方向相同时，物体做加速直线运动 B．物体受到的合外力方向与速度方向成锐角时，物体做加速曲线运动 C．物体受到的合外力方向与速度方向成钝角时，物体做减速直线运动 D．物体受到的合外力方向与速度方向相反时，物体做减速直线运动 10、在牛顿第二定律的数学表达式F＝kma中，有关比例系数k的说法正确的是( ) A．在任何情况下k都等于1 B．在国际单位制中k一定等于1 C．k的数值由质量、加速度和力的大小决定 D．k的数值由质量、加速度和力的单位决定 11、力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5m/s2，力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2m/s2，那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a可能是（） A． 5m/s2 B． 2m/s2 C． 8m/s2 D． 6m/s2

牛顿第二定律计算题专题训练

物理学业水平测试计算题考前强化训练 1、质量为2kg 的物体，静止放在光滑的水平面上，在8N 的水平拉力作用下， （1）物体运动的加速度为多少 （2）经5s 物体运动了多远5s 末的速度是多大 2、一辆汽车的总质量是×103 kg ，牵引力是×103 N ，从静止开始运动，经过10s 前进了40m ，求汽车受到的阻力。 3．如图所示，质量m = 2kg 的物体原静止在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数为μ=，一个沿水平方向的恒力F = 12N 作用在这个物体上，（g 取10m/s 2 ）求： （1）物体运动的加速度多大 （2）开始运动后3s 内物体发生的位移x 的大小是多少 （3）开始运动后3s 末物体的速度是多大拉力的瞬时功率多大 4、质量为2kg 的物体，静止放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为，当受到8N 的水平拉力作用时， （1）物体运动的加速度为多少 （2）经5s 物体运动了多远5s 末的速度是多大 （3）5s 末撤去拉力，求8s 末的速度是多大 （4）5s 末撤去拉力，则再经10s 的位移是多大 5、一辆载重汽车重104 kg ，司机启动汽车，经5s 行驶了15m 。设这一过程中汽车做匀加速直线运动，已知汽车所受阻力f =5×103 N ，取g=10m/s 2 ，求： （1）汽车在此过程中的加速度大小； （2）汽车发动机的牵引力大小。 6、质量为1kg 的物体放在水平面上，它与水平面的动摩擦因素为 , 若该物体受到一个水平

方向的、大小为5N的力的作用后开始运动，则（1）物体运动的加速度是多大（2）当它的速度达到12m/s时，物体前进的距离是多少 ? 7、如图所示，质量为60kg的滑雪运动员，在倾角 为30°的斜坡顶端，从静止开 始匀加速下滑90m到达坡底，用时10s．若g取10m/s2，求⑴运动员下滑过程中的加 速度大小；⑵运动员到达坡底时的速度大小；⑶运动员受到的合外力大小． 8、一架老式飞机在高出地面0.81km的高度，以×102km／h的速度水平飞行。 （1）飞机上投下的炸弹经多少时间落在指定的目标上 （2）为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标上，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹（g取9.8m/s2，不计空气阻力） 9．一小球在某高处以v0＝10m/s的初速度被水平抛出，落地时的速度v t＝20m/s，不计空气阻力，求： (1) 小球被抛出处的高度H和落地时间t （2）小球落地点与抛出点之间的距离s (3) 小球下落过程中，在何处重力势能与动能相等 10．用一根长为l的轻质不可伸长的细绳把一个质量为m的小球悬挂在点O，将小球拉至与悬点等高处由静止释放，如图所示。求： （1）小球经过最低点时的速度大小；（2）小球经过最低点时，细绳的拉力F。 O l v m

验证牛顿第二定律参考实验报告

《验证牛顿第二定律》参考实验报告 实验目的 1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．学会测量物体的速度和加速度。 4．验证牛顿第二定律。 实验仪器 气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天平等。 实验原理 牛顿第二定律的表达式为 F ＝m a （1—1） 验证此定律可分两步 （1）验证m 一定时，a 与F 成正比。 （2）验证F 一定时，a 与m 成反比。 把滑块放在水平导轨上。滑块和砝码相连挂在滑轮上，由砝码盘、滑块、砝码和滑轮组成的这一系统，其系统所受到的合外力大小等于砝码（包括砝码盘）的重力W 减去阻力，在本实验中阻力可忽略，因此砝码的重力W 就等于作用在系统上合外力的大小。系统的质量m 就等于砝码的质量m 1、滑块的质量m 2和滑轮的折合质量2r I 的总和，按牛顿第二定律 a r I m m W )(221++= （1—2） 在导轨上相距S （系统默认S=50cm ）的两处放置两光电门k 1和k 2，测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门和速度v 1和v 2，则系统的加速度a （可有光电计时器直接读出）等于 S v v a 22122-= （1－3） 在滑块上放置双挡光片，同时利用计时器测出经两光电门的时间间隔，则通过2个光电门的速度为 （用卡尺测出遮光片两挡光沿的宽度d ?，cm d 1=?）（速度可有光电计时器直接读出） 2 211,t d v t d v ??=??= （1－4） 其中d ?为遮光片两个挡光沿的宽度如图1－1所示。在此测量中实际上测 定的是滑块上遮光片（宽d ?）经过某一段时间的平均速度，但由于d ?较 窄，所以在d ?范围内，滑块的速度变化比较小，故可把平均速度看成是滑 块上遮光片经过两光电门的瞬时速度。同样，如果t ?越小（相应的遮光片 宽度d ?也越窄），则平均速度越能准确地反映滑块在该时刻运动的瞬时速 度。 实验步骤 1．调好光电计时器，调整气垫导轨水平 （1）首先检查计时装置是否正常。将计时装置与光电门连接好，要注意套管插头和插孔要正确插入，将两光电门按在导轨上，利用功能键调到加速度，利用转换键调至显示速度和加速度。双挡光片第一次挡光开始计时，第二次挡光停止计时就说明光电计时装置能正常