牛頓第二定律 課件-高一上學期物理人教版必修1

1、學習目標：1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學公式；2、理解公式中各物理量的意義及相互關系；3、知道在國際單位制中力的單位是如何定義的；4、會運用牛頓第二定律的公式進行有關的計算。 重、難點：1、牛頓第二定律的應用；2、牛頓第二定律的意義第四章牛頓運動定律4.3 牛頓第二定律制作者：河南駐馬店高級中學 李陽1.牛頓第一定律的意義：2.影響加速度的因素：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因。物體所受的合外力F和物體的質(zhì)量m3.探究加速度與力、質(zhì)量關系的實驗結論：結論1：質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比結論2：合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比加速度的方向跟作用力的方向相同。一、牛頓第

2、二定律1、定義：物體加速度的大小跟它受到的作用 力成正比、跟他的質(zhì)量成反比， 前面講的的是物體受一個力作用的情況。物體受幾個力作用時，牛頓第二定律也是正確的，不過這時F代表所受外力的合力。牛頓第二定律的更一般表述是： 物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 若規(guī)定質(zhì)量為的物體，獲得/2的加速度時受到的合外力大小為個單位的力.2、公式1）怎么得來的那？3、公式理解力的單位力的單位是牛頓（N）規(guī)定k=12）有什么物理意義那？F合=ma.使用時必須全部采用國際制單位；F合是合外力， 而ma是作用效果，切莫將ma不要看成力，它們只是大小相等。二、對牛

3、頓第二定律F合=ma的理解(1) 獨立對應關系： 當物體受到幾個力的作用時，各力將獨立地產(chǎn)生與其對應的加速度(力的獨立作用原理)（就像其他力不存在一樣），而物體表現(xiàn)出來的實際加速度是物體所受各力產(chǎn)生的加速度疊加(按矢量運算法則)的結果。 例1：從牛頓第二定律力的獨立性可知，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是，螞蟻用力卻推不動放在水平面上的一塊磚，這跟牛頓第二定律有沒有矛盾？為什么？ 只要物體所受合力不為零(無論合力多么的小)，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因，力決定加速度，力與速度、速度的變化沒有直接關系。二、對牛頓第二定律F合=ma的理解說明 是定義式、度量式； 是決定式。(

4、2)因果關系：(3)矢量關系：F合=ma是一個矢量式，加速度a與合外力F合都是矢量，物體加速度的方向由它所受的合外力的方向決定且總與合外力的方向相同(同向性)，而物體的速度方向與合外力方向之間并無這種關系。這樣知道了合外力(或加速度)的方向，就知道了加速度(或合外力)的方向。（1）如果合外力的方向與物體運動的方向相同，（2）如果合外力的方向與物體運動的方向相反，（3）如果合外力不變（恒定），（4）如果合外力為零， 則加速度的方向與運動方向相同，這時物體做加速運動。 則加速度的方向與運動方向相反，這時物體做減速運動。 則加速度也不變（恒定），這時物體做勻變速直線運動。 則加速度也為零，這時物體做

5、勻速直線運動或處于靜止狀態(tài)。例2、對牛頓第二定律的理解正確的是()A由Fma可知，F(xiàn)與a成正比，m與a成反比B牛頓第二定律說明當物體有加速度時， 物體才受到外力的作用C加速度的方向總跟合外力的方向一致D當外力停止作用時，加速度隨之消失二、對牛頓第二定律F合=ma的理解（4）同體關系：加速度和合外力以及質(zhì)量是同屬一個物體的，所以解題時一定把研究對象確定好，把研究對象全過程的受力情況都搞清楚。(5)瞬時對應關系：牛頓第二定律表示的是力的瞬時作用規(guī)律，物體在某一時刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的。當物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化,

6、F合=ma對運動過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時刻的對應量，即同時產(chǎn)生(雖有因果關系但卻不分先后)、同時變化、同時消失。例3：試分析小車的加速度的情況：NNNNmgmgmgmgFfF合=0F合= FfF合=ffa=0a 0向右向右向左a 0向左F合=0a=0 物體做變加速運動時，加速度是變化的，物體在某時刻的瞬時加速度由對應時刻所受合力決定，常用牛頓第二定律求出，這類問題常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧、橡皮條等模型1它們的共同點是：質(zhì)量忽略不計，都因發(fā)生彈性形變產(chǎn)生彈力，同時刻內(nèi)部彈力處處相等且與運動狀態(tài)無關2.不同點：彈力表現(xiàn)形式彈力方向彈力能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能輕桿拉力、支持力不

7、確定能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線不能橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向不能微小形變產(chǎn)生的彈力大小可以突變明顯形變產(chǎn)生的彈力大小不能突變.3.總結：例4.如圖所示，兩個質(zhì)量相同的小球A和B，甲圖中兩球用不可伸長的細線連接，乙圖中用輕彈簧連接，然后用細繩懸掛起來，求剪斷懸掛A球細繩的瞬間兩球的加速度多大.AABB甲乙解：未剪斷前，下面細線、彈簧的彈力均為mg，上面細繩的拉力均為2mg.剪斷細繩的瞬間，甲圖中細線上的彈力立即消失，A、B兩球立即一起向下做自由落體運動，故剪斷細繩的瞬間，乙圖中彈簧上的彈力仍然為未剪斷前的值，故由牛頓第二定律知例5.如圖所示，質(zhì)量分別為m、2m的物體A、B疊放在水面上，現(xiàn)用大

8、小為3mg的豎直向下的壓力F壓物體A，直到系統(tǒng)靜止在水面上，此時B物體仍未全部進入水中，求突然撤去力F的瞬間A、B兩物體的加速度和它們間的彈力各多大？FAB解：未撤F前AB整體靜止，B所受浮力為：撤F瞬間，B所受浮力不變，對AB整體有：未撤F前AB間的彈力為：撤F瞬間，對A有：（6）相對性：該定律只在慣性參考系中成立.（7）局限性：該定律只適用于低速運動和宏觀物體.二、對牛頓第二定律F合=ma的理解相對地面靜止或做勻速直線運動的物體例6、如圖甲所示，自動扶梯與水平面夾角為，上面站著質(zhì)量為m的人，當自動扶梯以加速度a加速向上運動時，求扶梯對人的彈力FN和扶梯對人的摩擦力f.分析：這是一個動力學問

9、題，人受到豎直向下的重力mg、豎直向上的支持人FN和水平向右的摩擦力f，因為人的加速度方向沿扶梯向上，所以人所受的這三個力的合力方向也沿扶梯向上三、牛頓第二定律的應用例6、如圖甲所示，自動扶梯與水平面夾角為，上面站著質(zhì)量為m的人，當自動扶梯以加速度a加速向上運動時，求扶梯對人的彈力FN和扶梯對人的摩擦力f.三、牛頓第二定律的應用解法一：建立如圖乙所示的直角坐標系，人的加速度方向正沿x軸正方向，由題意可得：x軸方向：fcosFNsinmgsinma，y軸方向：FNcosfsinmgcos0，解得FNmgmasin，fmacos.例6、如圖甲所示，自動扶梯與水平面夾角為，上面站著質(zhì)量為m的人，當自

10、動扶梯以加速度a加速向上運動時，求扶梯對人的彈力FN和扶梯對人的摩擦力f.三、牛頓第二定律的應用解法二：建立如圖丙所示的直角坐標系(水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向)由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，這樣建立直角坐標系后，在x軸方向和y軸方向上各有一個加速度的分量，其中x軸方向的加速度分量axacos，y軸方向的加速度分量ayasin，根據(jù)牛頓第二定律有x軸方向：fmax；y軸方向：FNmgmay，解得：FNmgmasinfmacos.(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體(2)進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫好受力分析圖，明確運動性質(zhì)和運動過程(3)建立坐標系

11、，一般以加速度方向和垂直加速度方向為兩坐標軸的方向(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解在加速度方向上：Fxma在垂直加速度方向上：Fy0三、牛頓第二定律的應用一般步驟 應用牛頓第二定律解決動力學問題時，要注意分析物體的受力情況和運動情況，而加速度是聯(lián)系受力情況和運動情況的橋梁練1：升降機中斜面傾角為，上面放著質(zhì)量為M的物體，當升降機以加速度a向上加速運動時，物體在斜面上保持靜止若加速度增大時，物體仍能保持靜止，則物體所受的斜面的支持力FN和摩擦力f的情況是()AFN不變，f不變BFN減小，f減小CFN變大，f減小 DFN變大，f變大本節(jié)小結牛頓第二定律內(nèi)容： 物體的加速度a跟所受合外力F成正比，跟

12、物體的質(zhì)量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同牛頓第二定律數(shù)學表達式： F=ma力的單位N的定義： 1N=1kg1m/s2牛頓第二定律的理解： 因果性、 同體性、矢量性、瞬時性、獨立性 易錯點：不能正確理解力、加速度和速度的關系 如圖所示，輕彈簧下端固定在水平面上，一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落在小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是()A小球剛接觸彈簧瞬間速度最大B從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上C從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的速度先增大后減小D從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的加速度先減小后增大根據(jù)牛頓第二定律，物體所受合力與物體的加速度具有瞬時對應關系，只要F合0，則有a0.但F合與物體的速度無必然聯(lián)系所以a由F、m決定，而不由物體速度v決定力與運動的關系是：力加速度速度變化(運動狀態(tài)變化) 練2：在光滑水平面上有一物塊受一水平恒定推力F推的作用而運動，在其正前方固定一個足夠長的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，當物塊與彈簧接觸后，下列說法正確的是()A物塊接觸彈簧后即做減速運動:B物塊接觸