牛頓第二定律 課件- 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律03牛頓第二定律a回顧F＝Kma

k為比例系數(shù)正比于文字表述：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。牛頓第二定律內(nèi)容：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，加速度的方向跟作用力的方向相同F(xiàn)合

＝kma

合外力質(zhì)量加速度k

是多少呢？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定義1個(gè)單位的力為使質(zhì)量為1kg的物體獲得1m/s2的加速度為了紀(jì)念牛頓1個(gè)單位的力=1牛頓(N)=1kg·m/s2內(nèi)容：物體的加速度的大小與合外力成正比,與質(zhì)量成反比.加速度方向與合外力方向相同.F=kmaF=ma使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力當(dāng)各物理量均選國(guó)際單位時(shí)，k

=

1人為規(guī)定:1N=1kg·m/s2

二、牛頓第二定律人力資源幻燈片4牛頓第二定律1.內(nèi)容：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.表達(dá)式：3.對(duì)定律的理解：F指的是物體所受的合外力；加速度a的方向與F相同；（k為比例系數(shù)）人力資源幻燈片4力學(xué)單位制（k為比例系數(shù)）F:“牛頓”，簡(jiǎn)稱“?！?，符號(hào)“N”m:“千克”，符號(hào)“kg”a:加速度，單位m/s2

或m·s-2此時(shí)，若規(guī)定即，質(zhì)量為1kg的物體獲得1m/s2

的加速度時(shí)，所需的力為1N則，此時(shí)，條件：適用范圍：牛頓第二只定律只適用于慣性參考系，慣性參考系是指相對(duì)于地面靜止或勻速的參考系牛頓第二定律只適用于宏觀（相對(duì)于分子、原子）、低速（遠(yuǎn)小于光速）運(yùn)動(dòng)的物體。F=ma合力理解分析:同體性:a、F、m對(duì)應(yīng)于同一物體

牛頓第二定律內(nèi)容中前半句話的“物體”是指同一個(gè)物體嗎?牛頓第二定律內(nèi)容中后半句話：加速度的方向跟作用力的方向相同。FA光滑水平面F和a都是矢量,牛頓第二定律F=ma是一個(gè)矢量式,它反映了加速度方向始終跟合力方向相同.(2)矢量性:a與F的方向總是相同F(xiàn)A光滑水平面物體受到拉力F之前靜止物體受到拉力F之后做什么運(yùn)動(dòng)?撤去拉力F后，物體做什么運(yùn)動(dòng)?F增大、減小時(shí)，a怎樣?物體的加速度隨合力的變化而變化,存在瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的關(guān)系.(3)瞬時(shí)（同時(shí)）性:a與F是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系a與F總是同生同滅同變化人力資源幻燈片4牛頓第二定律的性質(zhì)同體性：研究對(duì)象相同，即同一個(gè)物體的F、m、a矢量性：加速度a、合外力F均為矢量，并且二者方向一致獨(dú)立性：每個(gè)力都可使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度瞬時(shí)（同時(shí)）性：a隨F同時(shí)變化因果性：合外力F是加速度a產(chǎn)生的原因統(tǒng)一性：F、m、a統(tǒng)一使用國(guó)際單位制相對(duì)性：適用于慣性參考系（參照物處于靜止或勻速狀態(tài)）議一議根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個(gè)較小的力來(lái)水平推桌子，為什么沒(méi)有推動(dòng)呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?不矛盾，因?yàn)榕ｎD第二定律中的力是合力議一議如何理解質(zhì)量是慣性大小的唯一量度？在確定的作用下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難易程度的因素是物體的質(zhì)量F=ma人力資源幻燈片4加速度的定義式和決定式加速度a是描述速度變化快慢、方向的物理量，是對(duì)加速度的定義說(shuō)明加速度a與物體本身的質(zhì)量，以及受到的作用力有關(guān)，是對(duì)加速度產(chǎn)生原因的描述。定義式?jīng)Q定式定律的意義：揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，加速度是二者之間聯(lián)系的橋梁力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系F合一定a一定勻變速運(yùn)動(dòng)例：自由落體F合變化a變化非勻變速運(yùn)動(dòng)F合=0a=0

靜止或勻速運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)1.力與加速度為因果關(guān)系：力是因，加速度是果.只要物體所受的合外力不為零，就會(huì)產(chǎn)生加速度.加速度與合外力方向是相同的，大小與合外力成正比(物體質(zhì)量一定時(shí)).2.力與速度無(wú)因果關(guān)系：合外力方向與速度方向可以相同，可以相反，還可以有夾角.合外力方向與速度方向相同時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，相反時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng).3.兩個(gè)加速度公式的區(qū)別a＝是加速度的定義式，是比值定義法定義的物理量，a與v、Δv、Δt均無(wú)關(guān)；a＝是加速度的決定式，加速度由物體受到的合外力及其質(zhì)量決定.2知識(shí)點(diǎn)二合外力、加速度、速度的關(guān)系人力資源幻燈片4提升鞏固物體加速度的方向只由它所受合力的方向決定，與速度方向無(wú)關(guān)。物體運(yùn)動(dòng)方向一定與物體所受合力的方向一致。靜止在光滑水平面上的物體，受到一個(gè)水平拉力，在拉力剛開(kāi)始作用的瞬間，物體立刻獲得加速度，但速度仍為0。判斷（

）（

）（

）√×√【例3】在粗糙的水平面上，物體在水平推力的作用下，由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，將水平推力逐漸減小到零(物體不停止)，在水平推力減小到零的過(guò)程中（）A.物體的速度逐漸減小，加速度(大小)逐漸減小B.物體的速度逐漸增大，加速度(大小)逐漸減小C.物體的速度先增大后減小，加速度(大小)先增大后減小D.物體的速度先增大后減小，加速度(大小)先減小后增大【解析】物體受力如圖所示，因?yàn)樵瓉?lái)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以F>Ff，由于運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，所以物體已有一定的速度，當(dāng)力F減小時(shí)包含以下三個(gè)過(guò)程：①開(kāi)始一段時(shí)間：F>Ff，由牛頓第二定律得a＝

，F(xiàn)減小，a減小，但a、v同向，故v增大；②隨著F減?。篎＝Ff時(shí)，即F合＝0，a＝0，速度達(dá)到最大；③力F繼續(xù)減小：F<Ff，F(xiàn)合的方向變了，a的方向也相應(yīng)變化，與速度方向相反，故v減小，由牛頓第二定律得a＝

，故a(大小)增大.綜上所述，a(大小)先減小后增大，v先增大后減小，選D.方法總結(jié)用牛二定律解題的一般步驟1、確定研究對(duì)象。2、分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)出研究對(duì)象的受力分析圖。3、求出合力及加速度4、選取正方向，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。人力資源幻燈片4提升鞏固1.用大小為3N的水平恒力，在水平面上拉一個(gè)質(zhì)量為2kg的木塊，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，2s內(nèi)的位移為2m。則木塊的加速度為選擇0.5

m/s21m/s21.5m/s22m/s2（

）B人力資源幻燈片4提升鞏固1.某質(zhì)量為1000kg的汽車(chē)在平直路面上試車(chē)，當(dāng)達(dá)到108km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)60s停下來(lái)，汽車(chē)受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？假定試車(chē)過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力不變。計(jì)算思路：受力分析沿汽車(chē)行駛方向建立坐標(biāo)系豎直：重力與支持力平衡水平：阻力、牽引力共同作用第一階段：根據(jù)速度的變化情況，得出汽車(chē)的加速度，根據(jù)牛頓第二定律，得出阻力第二階段：在阻力和牽引力的共同作用下，根據(jù)牛頓第二定律，得出加速度人力資源幻燈片4提升鞏固F阻圖1第一階段（只受阻力）根據(jù)牛頓第二定律，汽車(chē)的阻力為負(fù)號(hào)表示阻力方向與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反解：沿汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)系，其在水平方向的受力如圖1、2所示。初速度：末速度：運(yùn)動(dòng)時(shí)間：所以，加速度為第一階段，汽車(chē)減速時(shí)根據(jù)牛頓第二定律，汽車(chē)的阻力為負(fù)號(hào)表示阻力方向與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反人力資源幻燈片4提升鞏固F阻圖1第一階段（只受阻力）F阻F牽圖2第二階段（受阻力、牽引力的共同作用）第二階段，汽車(chē)重新起步時(shí)汽車(chē)所受的合力：根據(jù)牛頓第二定律，汽車(chē)此時(shí)的加速度為方向向右解：沿汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)系，其在水平方向的受力如圖1、2所示。初速度：末速度：運(yùn)動(dòng)時(shí)間：所以，加速度為第一階段，汽車(chē)減速時(shí)【例4】如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向的夾角θ＝37°，小球和車(chē)廂相對(duì)靜止，小球的質(zhì)量為1kg(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)。求：解析法一合成法(1)由于車(chē)廂沿水平方向運(yùn)動(dòng)，所以小球有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，選小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖所示。由幾何關(guān)系可得F＝mgtanθ則車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。(2)懸線對(duì)球的拉力大小為法二正交分解法以水平向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系，并將懸線對(duì)小球的拉力FT正交分解，如圖所示。則沿水平方向有FTsinθ＝ma豎直方向有FTcosθ－mg＝0聯(lián)立解得a＝7.5m/s2，F(xiàn)T＝12.5N且加速度方向向右，故車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。答案(1)7.5m/s2方向向右車(chē)廂做向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng)(2)12.5N【例5】質(zhì)量為m的木塊，以一定的初速度沿傾角為θ的斜面向上滑動(dòng)，斜面靜止不動(dòng)，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖所示．(1)求向上滑動(dòng)時(shí)木塊的加速度的大小和方向．(2)若此木塊滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑時(shí)木塊的加速度的大小和方向．解析：(1)以木塊為研究對(duì)象，因木塊受到三個(gè)力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐標(biāo)系時(shí)，以加速度的方向?yàn)閤軸的正方向．木塊上滑時(shí)其受力分析如圖甲所示，根據(jù)題意，加速度的方向沿斜面向下，將各個(gè)力沿斜面和垂直斜面方向正交分解．根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ＋f＝ma，N－mgcosθ＝0.又f＝μN(yùn)，聯(lián)立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．(2)木塊下滑時(shí)其受力分析如圖乙所示，由題意知，木塊的加速度方向沿斜面向下．根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ－f′＝ma′，N′－mgcosθ＝0.又f′＝μN(yùn)′，聯(lián)立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．答案：(1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下(2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下方法總結(jié)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

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?？墒俏覀冇昧μ嵋粋€(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？應(yīng)該怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象？想一想課后討論牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎？牛頓第一定律說(shuō)明維持物體的速度不需要力，改變物體的速度才需要力。牛頓第一定律定義了力，而牛頓第二定律是在力的定義的基礎(chǔ)上建立的，如果我們不知道物體在不受力情況下是怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，要研究物體在力的作用下是怎么運(yùn)動(dòng)的，顯然是不可能的，所以牛頓第一定律是研究力學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，是不能用牛頓第二定律代替的，也即不是牛頓第二定律的特例。人力資源幻燈片4擴(kuò)展–利用動(dòng)力學(xué)測(cè)量質(zhì)量人力資源幻燈片4提升鞏固1.如圖所示，靜止在光滑水平面上的物體A，一端靠著處于自然狀態(tài)的彈簧?，F(xiàn)對(duì)物體作用一向左的水平恒力，使彈簧被壓縮，在彈簧被壓縮到最短這一過(guò)程中，物體的速度和加速度變化的情況是選擇速度增大，加速度增大