粵教版高中物理必修第一冊第四章第三節(jié)牛頓第二定律課件

第三節(jié)牛頓第二定律第四章牛頓運動定律1．結(jié)合探究加速度與力、質(zhì)量之間關(guān)系的實驗結(jié)果，深層次地體會加速度與力、質(zhì)量的具體關(guān)系．2．分析并理解牛頓第二定律的內(nèi)容和公式的確切含義．3．嘗試應(yīng)用牛頓第二定律解決力學(xué)中的基本問題．學(xué)習(xí)任務(wù)必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備知識點一數(shù)字化實驗的過程及結(jié)果分析1．?dāng)?shù)據(jù)采集器：數(shù)據(jù)采集器可以通過各種不同的傳感器，將各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號記錄在計算機中，由于采樣率______，每秒可以達(dá)到20萬次，因而能記錄下物理量的________．2．位移傳感器：記錄物體運動過程中____隨時間的變化情況．然后由計算機軟件算出各點的__________，并作出__________圖像．足夠高瞬間變化位移速度的大小速度—時間3．結(jié)果分析(1)保持滑塊的質(zhì)量m不變、____拉力F，得到滑塊在不同拉力下的速度—時間圖像，分別求出各速度—時間圖像的_______，研究______的關(guān)系．(2)保持拉力F不變，____滑塊的質(zhì)量m，得到滑塊在不同質(zhì)量下的速度—時間圖像，分別求出各速度—時間圖像的_______，研究_____的關(guān)系．改變加速度aa與F改變加速度aa與m

提醒

公式F＝ma中的F多指合外力．正比反比相同1m/s21N1ma國際單位

×√√√關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成冰壺在水平冰面上運動時受到的阻力很小，當(dāng)人給冰壺施加一個比較大的水平推力的瞬間，冰壺會有加速度嗎？是否立刻獲得速度？當(dāng)水平推力再加大時，加速度會怎么變化？提示：冰壺會立即獲得加速度，但速度的獲得需要時間，故不能立即獲得速度；加速度會同時變大．考點1對牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律中的六個特征因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合外力不為0，物體就具有加速度矢量性物體的加速度方向由它所受的合外力方向決定，且總與合外力的方向相同瞬時性加速度與合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失同體性F＝ma中F、m、a都是對同一物體而言的獨立性作用在物體上的每一個力都產(chǎn)生加速度，物體的實際加速度是這些加速度的矢量和局限性物體的加速度是相對于慣性參考系而言的，即牛頓第二定律只適用于慣性參考系

【典例1】

(多選)關(guān)于牛頓第二定律，下列說法中正確的是(

)A．加速度和力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即加速度與力是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失的B．物體只有受到力的作用時，才有加速度，才有速度C．任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，也總與速度的方向相同D．當(dāng)物體受到幾個力的作用時，可把物體的加速度看成是各個力單獨作用時產(chǎn)生的各個加速度的矢量和√√思路點撥：加速度與合外力瞬時對應(yīng)，與速度無關(guān)．AD

[根據(jù)牛頓第二定律的瞬時性可知選項A正確；物體只有受到力的作用時，才有加速度，但速度有無與物體是否受力無關(guān)，選項B錯誤；任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，但與速度的方向沒有關(guān)系，選項C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律的獨立性可知選項D正確．]規(guī)律方法

加速度與速度(1)由牛頓第二定律可知合力與加速度有瞬時對應(yīng)關(guān)系，合力與加速度可以同時發(fā)生突變，但速度不能突變．(2)分析物體加速度的變化應(yīng)該從合外力入手，合外力增大，則加速度增大，但速度不一定增大．(3)直線運動中，確定速度的變化情況，要從加速度方向和速度方向入手．[跟進訓(xùn)練]1．下列說法正確的是(

)A．物體所受合力為零時，物體的加速度可以不為零B．物體所受合力越大，速度越大C．速度方向、加速度方向、合力方向總是相同的D．速度方向可與加速度方向成任何夾角，但加速度方向總是與合力方向相同√

考點2牛頓第二定律的簡單應(yīng)用1．牛頓第二定律的用途：牛頓第二定律是聯(lián)系物體受力情況與物體運動情況的橋梁．根據(jù)牛頓第二定律，可由物體所受各力的合力，求出物體的加速度；也可由物體的加速度，求出物體所受各力的合力．即F

a．2．應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟(1)確定研究對象．(2)進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫出受力分析圖，明確運動性質(zhì)和運動過程．(3)求出合力或加速度．(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解．

【典例2】如圖所示，一木塊沿傾角θ＝37°的光滑固定斜面自由下滑．g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．(1)求木塊的加速度大小；(2)若木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，求木塊加速度的大?。甗解析]

(1)分析木塊的受力情況如圖甲所示，木塊受重力mg、支持力FN兩個力作用，合外力大小為mgsinθ，根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ＝ma1所以a1＝gsinθ＝10×0.6m/s2＝6m/s2．甲(2)若斜面粗糙，木塊的受力情況如圖乙所示，建立直角坐標(biāo)系．在x方向上(沿斜面方向)mgsinθ－Ff＝ma2 ①在y方向上(垂直斜面方向)FN＝mgcosθ ②又因為Ff＝μFN

③由①②③得a2＝gsinθ－μgcosθ＝(10×0.6－0.5×10×0.8)m/s2＝2m/s2．乙[答案]

(1)6m/s2

(2)2m/s2[跟進訓(xùn)練]2．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的夾角θ＝37°，小球和車廂相對靜止，小球的質(zhì)量為1kg(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)．求：(1)車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況；(2)懸線對小球的拉力大?。?/p>

[答案]

(1)7.5m/s2，方向水平向右車廂做水平向右的勻加速直線運動或水平向左的勻減速直線運動(2)12.5N考點3瞬時加速度問題1．模型特征類別彈力表現(xiàn)形式彈力方向能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向不能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線方向不能輕桿拉力、支持力不確定能2．兩個關(guān)鍵(1)分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)．(2)明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點．3．“三個步驟”(1)分析原來物體的受力情況．(2)分析物體在彈力發(fā)生突變時的受力情況．(3)由牛頓第二定律列方程求解．

√√思路點撥：①剪斷水平線Ⅱ瞬間，彈簧拉力來不及恢復(fù)．②剪斷輕彈簧瞬間，輕彈簧的形變量能瞬間恢復(fù)，細(xì)線的彈力能突變?yōu)?．

規(guī)律方法

兩類模型的形變特點(1)剛性繩模型(細(xì)鋼絲、細(xì)繩、輕桿等)：這類形變的發(fā)生和變化過程極短，在物體的受力情況改變(如某個力消失)的瞬間，其形變可隨之突變，彈力可以突變．(2)輕彈簧模型(輕彈簧、橡皮繩、彈性繩等)：此類形變發(fā)生改變需要的時間較長，在瞬間問題中，其彈力的大小不能突變，可看成是不變的．但如果剪斷輕彈簧、橡皮繩、彈性繩本身，則形變可瞬間恢復(fù)．[跟進訓(xùn)練]3．(多選)如圖所示，甲乙兩圖中A、B兩球質(zhì)量相等，圖甲中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)彈簧相連，均用細(xì)繩懸掛在天花板下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則在兩細(xì)繩燒斷的瞬間(

)A．圖甲中輕桿的作用力為零B．圖甲中兩球的加速度一定相等C．圖乙中兩球的加速度一定相等D．圖甲中A球的加速度是圖乙中A球加速度的一半√√√ABD

[設(shè)兩球質(zhì)量均為m，細(xì)繩燒斷的瞬間彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會突變，所以細(xì)繩燒斷瞬間，題圖乙中B球所受合力仍為零，加速度為零，A球所受合力為2mg，加速度為2g；題圖甲中，細(xì)繩燒斷瞬間，A、B的加速度相同，設(shè)為a．以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得2mg＝2ma，得a＝g，設(shè)題圖甲中輕桿的作用力為T，再以B球為研究對象，由牛頓第二定律得mg＋T＝ma，解得T＝0，即題圖甲中輕桿的作用力一定為零，故A、B、D正確，C錯誤．]學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測1．光滑水平面上，質(zhì)量為1kg的某物體，受三個大小分別為6N、8N、10N共點的水平力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將大小為6N的水平力撤去，物體的加速度大小為(

)A．0

B．6m/s2C．8m/s2 D．10m/s2√

2．如圖所示，A、B質(zhì)量均為m，細(xì)線質(zhì)量可以忽略，重力加速度為g，在上方細(xì)線被燒斷瞬間，A、B的加速度大小分別是(

)A．0、g

B．g、gC．0、0 D．2g、0√B

[不可伸長的細(xì)線的拉力變化時間可以忽略不計，稱之為“突變彈力”，當(dāng)燒斷上方O、A間細(xì)線時，A、B間細(xì)線拉力突變?yōu)榱悖蔭A＝aB＝g，B正確．]3．(多選)蹦極是一項富有挑戰(zhàn)性的運動，運動員將彈性繩的一端系在身上，另一端固定在高處，然后運動員從高處跳下，如圖所示．圖中a點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是運動員所到達(dá)的最低點．在運動員從a點到c點的運動過程中，忽略空氣阻力，下列說法正確的是(

)A．運動員的速度一直減小B．加速度是先減小后增大C．運動員速度最大時，繩對運動員的拉力等于運動員所受的重力D．運動到c點時，繩對運動員的拉力大于運動員所受的重力√√√BCD

[剛通過a點時，彈性繩的彈力小于重力，運動員仍在加速運動，隨著彈性繩的伸長，彈力逐漸增加，運動員所受的合力逐漸減小，加速度逐漸減小，當(dāng)彈性繩的彈力等于重力時，運動員的加速度減小到零，速度達(dá)到最大值．再向下運動時，彈性繩的彈力大于重力，隨著彈性繩彈力的增加，運動員所受的合力向上增加，加速度向上增加，A錯誤，B正確；運動員速度最大時，加速度為零，此時彈性繩對運動員的拉力大小等于運動員所受的重力大小，C正確；運動到c點時，運動員的加速度方向向上，彈性繩對運動員的拉力大于運動員所受的重力，D正確．]提示：因果性、矢量性、瞬時性、同體性、獨立性、局限性．2．牛頓第二定律正交分解法的表達(dá)式是什么？提示：Fx＝max，F(xiàn)y＝may．3．輕繩的彈力能突變嗎？輕彈簧的彈力能突變嗎？提示：能；不能．回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．說出牛頓第二定律的六個特征．閱讀材料·拓寬物理視野安全帶與安全氣囊的作用現(xiàn)代汽車的設(shè)計十分重視安全，安全帶和安全氣囊就是保護乘員人身安全的兩個重要裝置．道路交通事故多種多樣，其中對車內(nèi)人員造成傷害的，大多是由于運動中的車輛與其他物體(車輛或障礙物)發(fā)生碰撞．從力學(xué)觀點看，運動的車輛受碰撞突然停止，但車內(nèi)人員在慣性的作用下仍以碰撞前的速度向前運動，結(jié)果在車內(nèi)甚至沖出車外與剛性物體發(fā)生第二次碰撞，因而造成傷害．設(shè)置安全帶和安全氣囊的目的就是盡量避免或減輕第二次碰撞對車內(nèi)人員的傷害．安全帶是20世紀(jì)60年代初發(fā)明的，經(jīng)過40多年的發(fā)展