高中物理牛頓第二定律

高中物理牛頓第二定律第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一、教學(xué)目標(biāo)1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式；2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系；3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的．4.培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⒏爬芰头治鐾评砟芰Γ?.滲透物理學(xué)研究方法的教育．第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四上節(jié)課實驗探討其數(shù)學(xué)表達式是：(其中k為比例常數(shù))力對物體產(chǎn)生的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同

a∝或F=Kma在國際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個單位就是這樣定義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N，即1N=1kg·m/s2。可見，如果F=Kma中都用國際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡化為F=ma，這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式。第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四2、牛頓第二定律的推廣當(dāng)物體受到幾個力的作用時，牛頓第二定律也是正確的，不過這時F代表的是物體所受外力的合力。牛頓第二定律更一般的表述是：1、牛頓第二定律的內(nèi)容:其數(shù)學(xué)表達式是：牛頓第二定律物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同F(xiàn)=ma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數(shù)學(xué)表達式是：F合=ma第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

F合與a均是對同一研究對象，F(xiàn)合中的每一個力均應(yīng)是同一研究對象所受的力牛頓第二定律的理解應(yīng)注意五點：1、F合表示的是物體所受的合外力，而不是其中的一個力或幾個力2、矢量性：3、瞬時性：即公式中的F合與a都是矢量，且二者方向相同即物體在某一時刻的加速度與該時刻的合外力相關(guān)。合外力恒定不變，加速度也恒定不變；合外力隨時間變化，加速度也隨時間變化；合外力在某時刻停止作用，加速度也隨即消失4同一性：5、獨立性:

力F對物體產(chǎn)生的加速度a只與力F有關(guān),與物體受到的其它力無關(guān)

第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四牛頓第二定律以簡單的數(shù)學(xué)形式表明了運動和力的關(guān)系．使我們能夠把物體的運動情況和受力情況有機地聯(lián)系起來.7．定律的物理意義6.相對性：自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用舉例例1、從牛頓第二定律知道，無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€很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？答：沒有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個力應(yīng)是合外力?，F(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四例2、下列說法中正確的是（）A．物體所受合外力越大，加速度越大。B．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動，當(dāng)合外力逐漸減小時，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應(yīng)用舉例第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四用牛頓第二定律解決問題常見的分兩類1.已知力學(xué)問題求解運動學(xué)問題2.已知運動學(xué)問題求解力學(xué)問題第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一．已知作用在物體上的力，分析、確定物體的運動狀態(tài)．【例1】一個靜止在光滑水平面上的物體，質(zhì)量為2kg，受水平拉力F＝6N的作用從靜止開始運動，求物體2s末的速度及2s內(nèi)的位移．第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四加難度已知物體與平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，其他條件不變，那么如何來求物體2s末的速度及2s內(nèi)的位移呢．第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四再加難度：1.如果物體所受外力如下圖，水平面光滑，其他條件不變，結(jié)果會如何呢？第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四再加難度：2.如果物體所受外力如下圖，水平面不光滑，物體與平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，其他條件不變，結(jié)果會如何呢？第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四質(zhì)量為m=2Kg的物體靜止在水平地面上，受到一個大小為F=8牛頓且方向與水平方向成370的傾角的拉力后開始勻加速直線運動，在2秒內(nèi)前進4米遠，求物體與水平面地面間的動摩擦因數(shù)為多少？第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一個滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角是30°，滑雪板與雪地之間光滑，求5s內(nèi)滑下的路程?第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四再加難度【例2】一個滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角是30°，滑雪板與雪地的動摩擦因數(shù)為μ＝0.4，求5s內(nèi)滑下的路程?第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四二．已知物體運動情況，求解物體受力情況【例3】1000T的列車由車站出發(fā)做勻加速直線運動，列車經(jīng)過100s，通過的路程是1000m，已知運動阻力是車重的0.005倍，求列車機車的牽引力大小?第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四【例4】如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的物體在與水平面成30°角的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運動，經(jīng)過0.5m的距離，速度由0.6m／s變?yōu)?.4m／s，已知物體跟桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，求作用力F的大?。╣＝9.8m／）．第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一個滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以v=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角為30°，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程為s=60m。求滑雪人的加速度和阻力第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四習(xí)題加深2.一輛載貨的汽車，總質(zhì)量是4.0×103kg,牽引力4.8×103N,從靜止開始運動，經(jīng)過10s前進了40m。求汽車受到的阻力3.光滑水平地面上放置一質(zhì)量為2kg的物體,受到與水平成37°夾角,大小為10N的力F作用,求加速度a.物體由靜止出發(fā),求2s后的速度和位移若物體與地面間的摩擦因數(shù)為μ=0.2,試求以上各量第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四4.質(zhì)量為2kg的物體置于水平地面上，用水平力F使它從靜止開始運動，第4s末物體的速度為24m/s，此時撤去拉力F，物體還能繼續(xù)滑行72m停下，求（1）水平力F(2)地面對物體的摩擦力和摩擦因數(shù)第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四5.一個物體從光滑的斜面的頂端由靜止滑下，物體受到幾個力的作用？加速度有多大？若斜面長度為s，斜面的傾角為θ。求物體滑至斜面底端的時間和速度大小若物體與斜面間的摩擦因數(shù)為μ，求以上各量若已知物體沿斜面下滑的加速度為a，求物體與斜面間的動摩擦因數(shù)第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四6.如下圖所示,小車沿水平面以加速度a向右做勻加速運動,車上固定的硬桿與水平面間的夾角為ɑ，桿的末端固定著質(zhì)量為m的小球,則桿對小球的彈力多大?第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角,球和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1kg.求細線受到的作用力(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四如下圖所示，質(zhì)量為5kg的小車在光滑的水平地面上，車長0.36m。在車的右端放一質(zhì)量為1kg可視為質(zhì)點的鐵塊，鐵塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.1，當(dāng)對小車施加水平向右16N拉力時，求經(jīng)過多長時間鐵塊滑到小車的左端？F第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四【例5】在汽車中的懸線上掛一個小球，實際表明，當(dāng)汽車在水平面上做勻變速運動時，懸線與豎直方向成一角度θ，已知小球質(zhì)量為m，汽車的加速度為a，求懸線張力F為多大?第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四總結(jié)應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為二類、一類是已知物體受力情況求解物體的運動狀況，另一類是已知物體運動狀況，求解物體受力．無論哪一類習(xí)題，它們的解題方法都遵循基本規(guī)律，應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟為：①認(rèn)真分析題意，建立物理圖景．明確已知量和所求量．②選取研究對象，所選取的對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)（有關(guān)這一點，我們以后再講解）．③對研究對象的受力進行分析．利用力的合成與分解，求合力表達式方程或分力表達式方程．④對研究對象的運動狀態(tài)進行分析，運用運動學(xué)公式，求得物體加速度表達式．⑤根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，聯(lián)合力的合成、分解的方程和運動學(xué)方程組成方程組．⑥求解方程組，解出所求量，若有必要，對所求量進行討論．第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四三多個物體組成的連接體中應(yīng)用牛頓運動定律【例6】在光滑水平地面上有兩個彼此接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為M和m．若用水平推力F作用于A物體，使A、B一起運動，如圖3－17所示．求A、B兩物體間的相互作用力為多大，若將力F作用于B物體，AB間的相互作用力又為多大．第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四課堂反饋練習(xí)1.質(zhì)量為12.5t的電車，由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過8s速度達到14.4km/h，電車所受阻力為2.5×103N，電車的牽引力多大?2.如圖1所示，質(zhì)量為10kg的物體，在水平地面上向左運動，物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，與此同時物體受到一個水平向右的推力F=30N的作用，求物體的加速度大小及方向？(g=10m/s2)第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四3.質(zhì)量相等的五個木塊，并排放在光滑水平地面上，當(dāng)用水平力F推第1個木塊時，如圖，求：第2塊推第3塊、第3塊推第4塊的力分別是多大？第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四4.如圖3所示，質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面的摩擦可忽略不計，質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦因數(shù)為μ,在已知水平推力F的作用下，A、B做加速運動。求A對B的作用力。圖3第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共35頁，2023年，2月20日