質(zhì)量是物體慣性大小的量度課件

合F=ma牛頓第二定律質(zhì)量是物體慣性大小的量度。1.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的含義是什么?2.使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因是什么?3.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度由什么決定？物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變就是指速度發(fā)生了變化，即物體產(chǎn)生加速度。

力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即：力是產(chǎn)生加速度的原因。復(fù)習(xí)鞏固力、加速度、質(zhì)量之間有什么樣的關(guān)系呢？Fma?牛頓第二定律目標(biāo)展示1、能準(zhǔn)確表述牛頓第二定律。2、能根據(jù)對(duì)1N的定義，理解牛頓第二定律的數(shù)學(xué)關(guān)系式是如何從F=kma變成F=ma的。3、能從同時(shí)性、矢量性等各方面深入理解牛頓第二定律，理解為什么說(shuō)牛頓第二定律是連接運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的橋梁。4、能運(yùn)用牛頓第二定律分析和處理簡(jiǎn)單的問(wèn)題。Fma?用控制變量法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系我們?nèi)绾蝸?lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系呢？實(shí)驗(yàn)探究1、在保證質(zhì)量m一定的情況下，研究a與F的關(guān)系點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：保證m一定，分別用F1、F2拉著小車運(yùn)動(dòng)，且使F1=2F2?，F(xiàn)象：x1=2x2，x1—F1作用時(shí)的位移；

x2—F2作用時(shí)的位移。推導(dǎo)：由，得出結(jié)果：質(zhì)量m一定時(shí)，加速度a跟作用力F成正比，即或2、在保證力F一定的情況下，研究a與m的關(guān)系點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：保證F一定，分別作用在質(zhì)量為m1、m2的小車使之運(yùn)動(dòng)，且使m1=2m2?，F(xiàn)象：x2=2x1，x1—m1的位移；

x2—m2的位移。推導(dǎo)：由，得出結(jié)果：力F一定時(shí)，加速度a跟質(zhì)量m成反比，即或牛頓第二定律: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）數(shù)學(xué)表達(dá)式：3)1N定義：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力叫做1N。1）內(nèi)容：對(duì)于等式：當(dāng)各物理量均選國(guó)際單位時(shí)，牛頓第二定律更一般的表述：物體加速度的大小跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。上式指的是物體受一個(gè)力的情況，如果物體受幾個(gè)力的作用時(shí)，F(xiàn)表示合力，因此思考：1、在牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma中，哪些是矢量，哪些是標(biāo)量？F和a是矢量，m是標(biāo)量。2、這兩個(gè)矢量的方向關(guān)系是怎么樣？

“力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力方向決定物體的加速度方向。故加速度a的方向和力F的方向是一致的。對(duì)牛頓第二定律的理解:2.矢量性：加速度和合外力都是矢量。物體加速度a的方向由合外力F合的方向決定，總是相同。3.瞬時(shí)性：牛頓第二定律表示的是力的瞬時(shí)作用規(guī)律。物體某一時(shí)刻的加速度大小和方向是由物體在這一時(shí)刻所受的合外力大小和方向決定的。當(dāng)合外力變化時(shí)，加速度隨之變化。

即a和F合是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失,同時(shí)變化。1.因果性：只要物體所受的合力不為零，物體就有加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因。5.獨(dú)立性：當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的加速度，而物體表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)際加速度是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度疊加的結(jié)果。4.同體性：公式F=ma中的Ｆ、ｍ、ａ三個(gè)物理量對(duì)應(yīng)的必須是同一研究對(duì)象。制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題1）測(cè)量（或比較）物體加速度的方法：（1）若物體做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)出位移x和時(shí)間t，由求出a。（2）不需求出a的具體數(shù)值，測(cè)量不同情況下物體加速度的比值，由于在相同時(shí)間內(nèi)位移分別為x1、x2，由得出。以為橫軸，以為縱軸，建立坐標(biāo)系，應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。2）提供和測(cè)量物體所受的恒力：用鉤碼的重力來(lái)提供拉力，但要使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（3）可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶，由紙帶上的點(diǎn)求出（△x=aT2)。小車紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方案一：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（1）保持小車質(zhì)量不變，改變拉力，測(cè)出不同拉力F作用下小車的加速度a，然后作出a—F圖象（2）保持拉力不變，改變小車質(zhì)量，測(cè)出不同質(zhì)量時(shí)小車的加速度a，然后作出a—m圖象，再轉(zhuǎn)化為a—1/m注意事項(xiàng)：1、小桶和砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣小車受到的拉力才等于砝碼的重力。2、要將長(zhǎng)木板的一端適當(dāng)墊高，用小車的重力的分力將摩擦力平衡掉。3、控制變量法：m不變，F(xiàn)變時(shí)：小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)鉤碼的個(gè)數(shù)。F不變，m變時(shí)：保持小桶和小桶內(nèi)鉤碼個(gè)數(shù)不變，在小車上放上鉤碼。第三節(jié)牛頓第二定律第二課時(shí)第五章力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法確定m不變，研究a與F的關(guān)系；確定F不變，研究a與m的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系回顧回顧F＝kma

k為比例系數(shù)正比于思考假如你是科學(xué)家，你能否想個(gè)辦法把k消掉？把能夠使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的這么大的力定義為1N，即

1牛=1千克·米/秒2可見(jiàn)，如果都用國(guó)際單位制的單位，在上式中就可以使k=1，上式簡(jiǎn)化成F＝ma

牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F

＝kma

牛頓第二定律物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比F合

＝ma

合外力質(zhì)量加速度公式：內(nèi)容：?jiǎn)栴}1：

從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度。可是我們用力提一個(gè)很重的物體時(shí)卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無(wú)矛盾？力F為物體受到的合力思考從平衡角度來(lái)看，因?yàn)樘岵粍?dòng)，所以靜止，則合外力為0，所以加速度也為0；答：沒(méi)有矛盾，G=mgFN問(wèn)題2：一質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,試討論回答以下問(wèn)題（1）某一時(shí)刻靜止物體受水平向右的恒力F，此時(shí)物體的加速度大小為多少？方向怎樣？此時(shí)速度大小為多少？（2）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物體速度為v此時(shí)撤去力F，對(duì)物體施加一方向向左的恒力3F，此時(shí)物體的加速度大小多少？方向怎樣？此時(shí)速度大小方向又是怎樣？（3）第（2）問(wèn)中如果不撤去F，對(duì)物體再施加一個(gè)方向向左的恒力3F

，此時(shí)物體的加速度大小多少？方向怎樣？0水平向右水平向左v

水平向右水平向左a

的方向與F

的方向一定相同矢量性瞬時(shí)性a和F時(shí)刻對(duì)應(yīng)：同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化思考

3.因果性：力F是產(chǎn)生加速度a的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度．

變化消失理解：牛頓第二定律1.瞬時(shí)性：a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)________，同時(shí)________，為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系．4.同體性：公式F＝ma中各物理量都是針對(duì)___________的．5.獨(dú)立性：當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力作用時(shí)，各個(gè)力都滿足F＝ma，每個(gè)力都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，這些加速度的矢量和即為物體具有的______故牛頓第二定律可表示為2.矢量性：F＝ma是矢量表達(dá)式，任一時(shí)刻a的方向均與______的方向一致，當(dāng)合外力方向變化時(shí)a的方向同時(shí)變化，即a與F的方向在任何時(shí)刻均______合外力F相同．合加速度同一物體解析例1：如圖所示，一質(zhì)量為8kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，用一水平力F＝20N拉物體由A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)8s后撤去拉力F，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物體到達(dá)B點(diǎn)停止。求：(g＝10m/s2)（1）在拉力F作用下物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小；（2）撤掉F后物體加速度大小NFf（1）豎直方向:mg＝N應(yīng)用(2)牛頓第二定律得:－μmg＝ma2解得:a2＝－μg＝－2m/s2例2

在水平地面上有一質(zhì)量為m的小車，它受到與水平方向成α角斜向上的拉力F作用，在水平方向做勻加直線運(yùn)動(dòng)，若下車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求小車的加速度。F1GfθxyN聯(lián)立三式，得下車的加速度為：應(yīng)用例3：如圖所示，質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，物體受到大小為20N、與水平方向成37°角斜向下的推力F作用時(shí)，沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大?。?g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析NFf分析物體受力，建立直角坐標(biāo)系yx應(yīng)用37°用牛頓第二定律解題的一般步驟

確定研究對(duì)象。

分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫出研究對(duì)象的受力分析圖。

求出合力。

根據(jù)牛頓第二定律列方程求解，必要時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)或討論。

選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度方向?yàn)檎较?/p>

20世紀(jì)末美國(guó)曾發(fā)射一個(gè)火星探測(cè)器，在設(shè)定環(huán)繞軌道半徑時(shí)，沒(méi)有進(jìn)行單位換算，導(dǎo)致探測(cè)器離火星過(guò)近,溫度過(guò)高而起火，隨后脫離軌道墜入火星的大氣層.致使美國(guó)損失價(jià)值1.25億美元的火星探測(cè)器.一次因單位失誤而導(dǎo)致的事故血的教訓(xùn)需要制定國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)物理學(xué)的關(guān)系式:確定了物理量間的關(guān)系，確定了物理量的單位間的關(guān)系。關(guān)系式與單位mm/ssm/ssm/s2F=ma

m/s2kgkg·m/s

2N只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫基本單位。由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位叫做導(dǎo)出單位。單位和單位制比如長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間m、km、cm

……kg、g、t

……s、min、h……比如速度的單位m/s、km/h……加速度的單位m/s2、cm/s2……力的單位kg·m/s2……密度的單位kg/m3、g/cm3……由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制。1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制定了一種國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國(guó)際單位制，簡(jiǎn)稱SI。在力學(xué)中，國(guó)際單位制規(guī)定:長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間為基本物理量米(m)、千克(kg)、秒(s)為基本單位國(guó)際單位制一、幾個(gè)概念1.基本單位:選定的幾個(gè)___________(力學(xué)中選長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間)的單位。2.導(dǎo)出單位由基本量根據(jù)_________推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。3.單位制由_________和_________一起組成單位制?；疚锢砹课锢黻P(guān)系基本單位導(dǎo)出單位單位制1、在牛頓第二定律F=kma式中，比例常數(shù)k的數(shù)值：（）

A.在任何情況下都等于1

B.K值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的

C.K值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的

D.在國(guó)際單位制里，k的數(shù)值一定等于1課堂練習(xí)D2.一物體在2N的外力作用下，產(chǎn)生10cm/s2的加速度，求該物體的質(zhì)量。下面有幾種不同的求法，其中單位運(yùn)用正確、簡(jiǎn)潔又規(guī)范的是()解答本題時(shí)可把握以下兩點(diǎn)：(1)采用國(guó)際單位制表示單位。(2)注意書寫過(guò)程中單位的簡(jiǎn)化。D課堂練習(xí)說(shuō)一說(shuō)質(zhì)量不同的物體，所受的重力不一樣，它們自由下落時(shí)加速度卻是一樣的。你怎樣解釋？

如果物體只受重力G=mg的作用，則由牛頓第二定律知物體的加速度為：即重力是使物體產(chǎn)生重力加速度g的原因，各地的g值略有差異，通常取g=9.8m/s2。小結(jié)一、牛頓第二定律內(nèi)容及表達(dá)式二、對(duì)牛頓第二定律的理解：瞬時(shí)性、矢量性、因果性、同體性、獨(dú)立性三、運(yùn)用牛頓第二定律解題單位制基本單位導(dǎo)出單位由基本單位推導(dǎo)出來(lái)的單位被選定基本量的單位光電門1光電門2擋光板△xX/t方案二：利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系小車小車夾子ＦＦ方案三：課本上參考案例中的實(shí)驗(yàn)方案由于兩小同時(shí)啟動(dòng)、同時(shí)停止,故運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。探究一:探究a與F的關(guān)系小車1小車2次數(shù)拉車鉤碼（g）（F1）位移x1/cm拉車鉤碼（g）（F2）位移x2/cm1234小車的質(zhì)量不變探究二:探究a與m的關(guān)系小桶+鉤碼（g）小桶+鉤碼（g）次數(shù)小車（m1）位移x1/cm小車2（m2）位移x2/cm1234F不變，即小桶+鉤碼質(zhì)量不變5.303.504.003.003.202.502.392.001.561.50X2/X1F2/F1兩車質(zhì)量均為300g，改變鉤碼質(zhì)量，改變力。（注：小車未平衡摩擦力）001.002.003.005.004.001.002.003.004.006.00數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，理解圖象較難。加速度X2/X1力F2/F1教參P65實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及圖象（示例）加速度與力的關(guān)系實(shí)據(jù)數(shù)據(jù)分析：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出和—圖像—結(jié)果分析:某同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，表明實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題是:

aF0

沒(méi)有平衡掉

摩擦力反思提高例1、從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度。可是我們用力提一個(gè)很重的物體時(shí)卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無(wú)矛盾？為什么？沒(méi)有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個(gè)力應(yīng)是合外力?，F(xiàn)用力提一很重的物體時(shí)，物體仍靜止，說(shuō)明合外力為零。例2、下列說(shuō)法中正確的是（）A．同一物體所受合外力越大，加速度越大。B．同一物體所受合外力越大，速度越大。C．物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小。D．物體的加速度大小不變一定受恒力作用A例3、靜止在光滑的水平面上的物體，受到一個(gè)水平拉力，則在力剛開(kāi)始作用的瞬間，下列說(shuō)法正確的是（）A.物體立即獲得加速度和速度B.物體立即獲得加速度，但速度仍為零C.物體立即獲得速度，但加速度仍為零D.物體的速度和加速度均為零B

例4、下列說(shuō)法中正確的是（）Ａ、物體所受合力為零，物體的速度必為零。Ｂ、物體所受合力越大，物體的加速度越大，速度也越大。Ｃ、物體的速度方向一定與物體受到的合力的方向一致。Ｄ、物體的加速度方向一定與物體所受到的合力方向相同。Ｄ

例5、一物體在幾個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值逐漸減小到零,又逐漸使其恢復(fù)到原值(方向不變),則()A.物體始終向西運(yùn)動(dòng)

B.物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)

C.物體的加速度先增大后減小

D.物體的速度先增大后減小AC例6、一輛小汽車的質(zhì)量m1=8.0×102kg，所載乘客的質(zhì)量是m2=2.0×102kg，用同樣大小的牽引力，如果不載人時(shí)小汽車產(chǎn)生的加速度是a1=1.5m/s2，載人時(shí)產(chǎn)生的加速度a2是多少（忽略阻力）

解法一：由牛頓第二定律：F=ma可知牽引力的大小

F=m1a1

=

8.0×102×1.5N=1.2×103N由于載人和不載人時(shí)牽引力是同樣大的,故：a2=F———m2+m1=1.2m/s2解法二：比例法

思考：一力作用在質(zhì)量m1的物體上能產(chǎn)生3m/s2,該力作用在質(zhì)量為m2的物體上能產(chǎn)生1.5

m/s2

的加速度,若將

m1m2合為一體能使它產(chǎn)生多大的加速度?以m1為研究對(duì)象:F=m1×3則m1=F/3以m2為研究對(duì)象:F=m2×

1.5

則m2=F/1.5以整體為研究對(duì)象:F=(m1

＋m2)a則a=F/(m1

＋m2)=1m/s2解析:1．確定研究對(duì)象．2．分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫出研究對(duì)象的受力分析圖．3．求出合力．注意用國(guó)際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位．4．根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解．用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟

1、一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體同時(shí)受到兩個(gè)力的作用，這兩個(gè)力的大小分別為2N和6N，當(dāng)兩個(gè)力的方向發(fā)生變化時(shí)，物體的加速度大小可能為()

A．1m／s2

B．2m／s2

C．3m／s2

D．4m／s2BCD練習(xí)2、25N的力作用在一個(gè)物體上，能使它產(chǎn)生2m/s2的加速度，則要使它產(chǎn)生5m/s2的加速度，作用力為

。分析：由于是同一個(gè)物體，故質(zhì)量不變。先可以由F1=25N和加速度a1=2m/s2

求出質(zhì)量m=F1—a125—2==12.5kg再由F2=ma求出作用力F2=ma2=12.5×5=62.5N62.5N練習(xí)3、質(zhì)量為m的物體放在粗糙水平面上受水平F時(shí)產(chǎn)生加速度為a1,當(dāng)水平力為2F時(shí),加速度a2,關(guān)于a1與a2的關(guān)系正確的是（）解析:關(guān)鍵要考慮摩擦力f。練習(xí)a2＝

2a1B.a2

＜2a1

C.a2

＞2a1D.a1＝a2

C由a1=(F－f)/m,a2=(2F－f)/m＞2(F－f))/m=2a14、一個(gè)物體質(zhì)量是2kg，受到互成1200角的兩個(gè)力F1=10N和F2=10N的共同作用，這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大？

F合

F2