43牛頓第二定律課件高一上學(xué)期物理人教版

第四章

運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第3節(jié)

牛頓第二定律1.能準(zhǔn)確表述牛頓第二定律內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式2.知道力的單位“牛頓”的定義，理解牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是如何從F=kma變?yōu)镕=ma的，體會(huì)單位的產(chǎn)生過(guò)程3.通過(guò)運(yùn)用牛頓第二定律分析、處理簡(jiǎn)單思考，總結(jié)應(yīng)用步驟，理解牛頓第二定律是連接運(yùn)動(dòng)與力之間關(guān)系的橋梁實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究方法：控制變量法質(zhì)量一定時(shí)，加速度a與合外力F成正比合外力一定時(shí)，加速度a

與質(zhì)量m成反比一、牛頓第二定律思考能否想個(gè)辦法把k消掉？a∝

FF

∝maa∝m1a∝mFF

＝kmak為比例系數(shù)加速度的方向跟作用力的方向相同。1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它所受的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，2.數(shù)學(xué)表達(dá)式

在質(zhì)量的單位取千克(kg)，加速度的單位取米每二次方秒(m/s2)，力的單位取牛頓(N)時(shí)，牛頓第二定律可以表述為：F＝ma思考：對(duì)上述表達(dá)式我們?cè)趹?yīng)用時(shí)還需要注意哪些方面呢？國(guó)際上規(guī)定：使質(zhì)量為1kg的物體獲得1m/s2的加速度的力為1N。F

＝kmak為比例系數(shù)思考1.牛頓第二定律中指出加速度與力成正比，能否說(shuō)成力與加速度成正比，為什么？力是產(chǎn)生加速度的原因因果性思考2.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？這兩個(gè)矢量的方向關(guān)系是怎么樣？物體受力方向決定物體的加速度方向。故加速度a

的方向與力F的方向是一致的。矢量性加速度與合外力存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系：某一時(shí)刻的加速度總是與那一時(shí)刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失.即:同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失,同時(shí)變化.瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性思考3：若作用在物體上的外力隨時(shí)間不斷變化，則物體的加速度會(huì)如何？思考4.

從牛頓第二定律的內(nèi)容分析,F、m、a是對(duì)于幾個(gè)物體而言的?F、m、a都是屬于同一個(gè)物體的，研究對(duì)象是統(tǒng)一的。同體性思考5：若該物體同時(shí)受到這兩個(gè)相互垂直的力共同作用呢，請(qǐng)問(wèn)該物體的加速度大小和方向又是怎樣的呢？aF1F2F合aF1F2F合a2a1作用在物體上的每一個(gè)力都各自產(chǎn)生加速度，與其他力無(wú)關(guān);而物體實(shí)際的加速度a是每個(gè)力的加速度的矢量和，F(xiàn)應(yīng)為物體受到的合外力。獨(dú)立性3.牛頓第二定律5大特征：因果性矢量性瞬時(shí)性同體性獨(dú)立性力是產(chǎn)生加速度的原因加速度的方向由合外力的方向決定加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系加速度、合外力與質(zhì)量都對(duì)同一物體每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，關(guān)注合加速度F＝ma大小方向與v、?v大小無(wú)關(guān)由?v/?t決定與F合成正比與m成反比與?v方向一致與F合方向一致4.加速度表達(dá)式的理解：加速度的定義式，a與v、Δv、Δt均無(wú)直接關(guān)系加速度的決定式，加速度由物體受到的合力和質(zhì)量決定。牛頓第一定理和牛頓第二定律的比較(1)牛頓第一定律指出了力是產(chǎn)生加速度的原因，指出一切物體都有慣性，牛頓第一定律不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。(2)牛頓第二定律指出了描述物體慣性的物理量是質(zhì)量的含義，即在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的因素是物體的質(zhì)量。牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。(3)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的一種特例。5.牛頓第一定理和牛頓第二定律的區(qū)分：2.分析受力情況

畫受力分析圖求合外力求a3.運(yùn)動(dòng)情況的分析選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式4.根據(jù)牛頓第二定律F合

＝ma列方程求解橋梁：加速度a1.選擇研究對(duì)象6.解牛頓第二定律的問(wèn)題的一般步驟例題1

在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變。解：以汽車為研究對(duì)象。設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，建立一維坐標(biāo)系。取消動(dòng)力后，汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。初速度v0＝100km/h＝27.8m/s，末速度為0，滑行時(shí)間t＝70s。

汽車受到的阻力是437N，負(fù)號(hào)表示方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。f阻x

重新起步產(chǎn)生的加速度是1.42m/s2，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。例題1在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變。f阻F例題2

某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過(guò)程中，細(xì)線就會(huì)偏過(guò)一定角度并相對(duì)車廂保持靜止，通過(guò)測(cè)定偏角的大小就能確定列車的加速度。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的夾角為θ，求列車的加速度。

方法2

小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立圖所示的直角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。在豎直方向有Fy－mg＝0，F(xiàn)y＝FT

cosθ在水平方向有Fx＝FT

sinθ（1）（2）式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為a＝gtanθ列車的加速度與小球相同，大小為gtanθ，方向水平向右。FTcosθ＝mg（1）FTsinθ＝ma（2）習(xí)題1.下列說(shuō)法中正確的是（

）A.在公式F=ma中，F(xiàn)、m、a三個(gè)量可以取不同單位制中的單位B.作用力與反作用力等大、反向、共線，所以對(duì)其作用的某一物體作用效果可抵消；C.牛頓運(yùn)動(dòng)定律是自然界最普遍的規(guī)律，因此可以用來(lái)精確描述高速運(yùn)動(dòng)電子（接近光速）的運(yùn)動(dòng)情況；D.慣性和慣性定律不同，慣性是物體本身的固有屬性，是無(wú)條件的，而慣性定律是在一定條件下物體運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律。D習(xí)題2.如圖所示，質(zhì)量為4kg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)為0.5，給物體施加大小為40N與水平方向成37°角斜向上的拉力F作用（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），物體運(yùn)動(dòng)的加速度為（）A．3m/s2 B．8m/s2

C．6m/s2 D．10m/s2C習(xí)題3.質(zhì)量為0.4kg的小滑塊置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑行6m時(shí)，小滑塊的速度為6m/s，此時(shí)撤去拉力，又經(jīng)3s停下。該拉力的大小為（）CA．0.8NB．1.2NC．2ND．2.8N習(xí)題4.如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上以加速度a向前加速運(yùn)動(dòng)。貨箱中石塊B

的質(zhì)量為m，求石塊B

的周圍與它接觸的物體對(duì)石塊B

作用力的合力。

習(xí)題5.如圖，一個(gè)旅客拉著一個(gè)質(zhì)量m=10kg行李箱前進(jìn)。設(shè)旅客的拉力F=20N，拉桿與水平地面夾角θ=53°，動(dòng)摩擦因素μ=0.1，問(wèn)行李箱的加速度多大？解：對(duì)行李箱受力分析由牛頓第二定律得：解得a=

0.36m/s2Fcosθ－f=maFsinθ+FN=

mgf=

μFNFsinθFcosθFfmg

θFN7.模型擴(kuò)充(1)剛性模型(細(xì)鋼絲、細(xì)線、輕桿等)：此類形變屬于微小形變，其發(fā)生過(guò)程時(shí)間極短，在物體的受力情況改變(如某個(gè)力消失)的瞬間，其形變可隨之突變，彈力可以突變。(2)彈性模型(輕質(zhì)彈簧、橡皮條等)：此類形變屬于明顯形變，其發(fā)生需要一段時(shí)間，其彈力不能突變，瞬間可看成是不變的。C習(xí)題6.如圖所示，物塊1、2間用豎直剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用豎直輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3的質(zhì)量為m，物塊2、4的質(zhì)量為M，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。重力加速度為g，則有()1.分析瞬時(shí)性問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵

(1)分析瞬時(shí)前、后的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 (2)明確桿、繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點(diǎn)。2.分析瞬時(shí)問(wèn)題的三個(gè)步驟

(1)分析原來(lái)物體的受力情況。 (2)分析物體在彈力發(fā)生突變瞬間的受力情況。 (3)由牛頓第二定律列方程求出瞬時(shí)加