《高中物理 第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教必修1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教必修1.ppt（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3牛牛顿顿第二定律第二定律1深刻理解牛顿第二定律，把握a的含义2知道力的单位“牛顿”是怎样确定的3会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟作用力成_ 跟物体的质量成_ 加速度的方向跟作用力的方向_2关系式：Fkma.式中F为物体所受的_二、力的单位1在国际单位制中力的单位是_，符号为N.它是根据牛顿第二定律定义的：使质量 正比正比反比反比相同相同合力合力牛牛顿顿2021/8/11 星期三3为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即1 N _2比例系数k的意义(1)在Fkma中
2、，k的选取有一定的_(2)在国际单位制中k1，牛顿第二定律的数学表达式为：_，式中F、m、a的单位分别为N、kg、m/s2.1kgm/s2.任意性任意性Fma2021/8/11 星期三4一、对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的关系，着重解决了加速度的大小、方向和决定因素等问题对于牛顿第二定律，应从以下几方面加深理解：1因果性：只要物体所受合力不为0(无论合力多么小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接的关系2021/8/11 星期三52矢量性：Fma是一个矢量式，加速度与合外力都是矢量物体的加速度的方向由它所受的合外力的方向决
3、定，且总与合外力的方向相同(同向性)，而物体的速度方向与合外力的方向之间则并无这种关系应用时应规定正方向，凡是与正方向相同的力和加速度取正值，反之取负值，在一般情况下取加速度的方向为正方向2021/8/11 星期三63瞬时性：牛顿第二定律反映的是力的瞬时效应，所以牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律物体在某一时刻加速度的大小和方向是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向决定的当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，Fma对运动过程的每一瞬时成立加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生(虽有因果关系，但却不分先后)、同时变化、同时消失2021/8/11 星期三75独立性
4、：F产生的a是物体的合加速度，x方向的合力产生x方向的加速度，y方向的合力产生y方向的加速度牛顿第二定律的分量式为Fxmax，Fymay.6相对性：公式中的a是相对地面的(或惯性系的)而不是相对运动状态发生变化的参考系的(或非惯性系的)2021/8/11 星期三8质量为m的物体静止在光滑的水平面上，受到水平力F的作用，如右图所示，试讨论：(1)物体此时受哪些力作用？(2)每一个力是否都产生加速度？(3)物体的实际运动情况如何？2021/8/11 星期三9(4)物体为什么会呈现这种运动状态？【答案答案】(1)物体此时受三个力作用，分别是重力、支持力、水平力F.(2)由力是产生加速度的原因知，每一
5、个力都应产生加速度(3)物体的实际运动是沿力F的方向，以a=做匀加速直线运动(4)因为重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，此时作用于物体的合外力相当于F.2021/8/11 星期三10二、合外力、加速度、速度的关系1物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合外力与加速度的大小关系是Fma，只要有合外力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只要合外力为零，则加速度为零，与速度的大小无关只有速度的变化率才与合外力有必然的联系2合力与速度同向时，物体做加速运动，反之减速3力与运动关系：力是改变物体运动状态的原因，即力加速度速度变化(运动状态变化)，物体所受到的合外力决定了物体加速度的
6、大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小，加速度的大小与速度大小无必然的联系2021/8/11 星期三11物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一定与合外力的方向相同2021/8/11 星期三122.关于速度、加速度和合外力之间的关系，下述说法正确的是()A做匀变速直线运动的物体，它所受合外力是恒定不变的B做匀变速直线运动的物体，它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上C物体受到的合外力增大时，物体的运动速度一定加快2021/8/11 星期三13D物体所受合外力为零时，一定处于静止状态【解析解析】匀变速直线运动就是加速度恒
7、定不变的直线运动，所以做匀变速直线运动的物体的合外力是恒定不变的，选项A正确；做匀变速直线运动的物体，它的加速度与合外力的方向一定相同，但加速度与速度的方向就不一定相同了加速度与速度的方向相同时做匀加速运动，加速度与速度的方向相反时做匀减速运动，选项B错误；物体所受的合外力增大时，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，选项C错误；物体所受合外力为零时，加速度为零，但物体不一定处于静止状态，也可以处于匀速运动状态，选项D错误【答案答案】A2021/8/11 星期三14说一说质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由下落时加速度却是一样的，你怎样解释？【点拨】在自由落体运动中我们又学了g为重力加速
8、度，大小为g9.8 m/s2.其实学过牛顿第二定律后，我们才能对公式Gmg有真正理解：将公式变形得g，从此式可看出：重力加速度是由于地面附近的物体，受重力G而产生的，在同一地点，由于质量大的物体受到的重力大，质量小的物体受到的重力小，所以物体在同一地点产生的加速度是一固定值在地面附近，要求不严格时，g一般取9.8 m/s2.2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16如右图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的合力、加速度、速度的变化情况怎样？【解析解析】小球接触弹簧时受两个力作用：向下的重力和向上的弹力(其中重力为恒
9、力)向下压缩过程可分为：两个过程和一个临界点具体分析如下：2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18【答案答案】小球向下压弹簧至压缩到最短的过程中，F合方向先向下后向上，大小先变小后变大；a方向先向下后向上，大小先变小后变大；v方向始终向下，大小先变大后变小物体的加速度由合力决定，物体的速度大小变化则由加速度的方向与速度的方向关系决定2021/8/11 星期三19如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()A向右做加速运动B向右
10、做减速运动2021/8/11 星期三20C向左做加速运动 D向左做减速运动【解析解析】对小球进行受力分析知：小球水平方向受到弹簧水平向右的弹力，由牛顿第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左故小车可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，故A、D正确【答案答案】AD2021/8/11 星期三21如右图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角，球和车厢相对静止，球的质量为1 kg.(g取10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)求悬线对球的拉力【思路点拨】2021/8/11 星期
11、三222021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24【答案答案】(1)7.5 m/s2方向水平向右车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动(2)12.5 N2021/8/11 星期三25应用牛顿第二定律解题的一般步骤及常用方法1一般步骤(1)确定研究对象(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图(3)建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，根据定律列方程(4)统一已知量单位，代值求解(5)检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解2021/8/11 星期三262常用方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛
12、顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向加速度的方向就是物体所受合外力的方向，反之，若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力应用牛顿第二定律求加速度，在实际应用中常将受力分解，且将加速度所在的方向选为x轴或y轴，有 2021/8/11 星期三27如右图所示，位于水平地面上的质量为M的木块，在大小为F，方向与水平方向成角的拉力作用下沿地面做匀加速运动若木块与地面之间的动摩擦因数为，则木块的加速度为()2021/8/11 星期三28AF/MBFcos/MC(Fcos Mg)/MDFcos(MgFsin)/M【解析解析
13、】对木块作受力分析，在竖直方向上合力为零，即Fsin FNMg，在水平方【答案答案】D2021/8/11 星期三29如右图所示，质量分别为mA=m和mB=2m的A和B两球用轻弹簧连接，A球用细绳悬挂起来，两球均处于静止状态如果将悬挂A球的细线剪断，此时A和B两球的瞬时加速度各是多少？2021/8/11 星期三30【思路点拨】牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，求瞬时加速度时，当物体受到的某个力发生变化时，可能还隐含着其他力也发生变化，像弹簧、橡皮绳等提供弹力时，由于形变量较大，弹力不会瞬间改变，而细绳、钢丝、轻杆则不同，由于形变量太小，所提供的弹力会在瞬间改变2021/8/11
14、星期三31【解析解析】物体在某一瞬间的加速度，由这一时刻的合外力决定，分析绳断瞬间两球的受力情况是关键由于轻弹簧两端连着物体，物体要发生一段位移，需要一定时间，故剪断细线瞬间，弹簧的弹力与剪断前相同2021/8/11 星期三32先分析细线未剪断时，A和B的受力情况，如上图所示，A球受重力、弹簧弹力F1及细线的拉力F2；B球受重力、弹力F1，且F1=F1=mBg剪断细线瞬间，F2消失，但弹簧尚未收缩，仍保持原来的形变，即：F1、F1不变，故B球所受的力不变，此时aB=0，而A球的加速度为：aA=3g，方向竖直向下【答案答案】3g方向竖直向下02021/8/11 星期三33在应用牛顿第二定律求解物
15、体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题1这些模型的共同点：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关2这些模型的不同点：2021/8/11 星期三34(1)轻绳：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失(2)轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变2
16、021/8/11 星期三35(3)轻弹簧：既能承受拉力，也可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线，受力后发生较大形变，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变(4)橡皮条：只能受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变2021/8/11 星期三363-1：(1)例3中将AB间的弹簧换成细绳，如右图甲所示，剪断悬挂A球的细线的瞬间，A、B的加速度分别为多大？2021/8/11 星期三37(2)在例题中，将
17、AB之间的轻弹簧与悬挂A球的细绳交换位置，如右图乙所示，如果把AB之间的细绳剪断则A、B两球的瞬时加速度各是多少？【解析解析】剪断悬挂A球的细线的瞬间，A、B间细绳的拉力发生突变，使A、B两球具有共同的加速度下落，a=g方向竖直向下(2)当两球均静止时受力分析如下图所示2021/8/11 星期三38由物体的平衡条件可得F1=mBgF2=F1+mAg而F1=F1故F2=(mA+mB)g当剪断AB之间的细线时F1、F1变为0，F2不变2021/8/11 星期三39所以aA=g=2g，方向竖直向上aB=g，方向竖直向下【答案答案】(1)aA=aB=g，方向竖直向下(2)aA=2g，方向竖直向上；aB
18、=g，方向竖直向下2021/8/11 星期三40如右图所示，小车上固定一弯折硬杆ABC，杆C端固定一质量为m的小球已知ABC=.当小车以加速度a向左做匀加速直线运动时，杆C端对小球的作用力大小为多少？2021/8/11 星期三41【错错解解1】以小球为研究对象，它受重力mg和杆的作用力F.F的方向沿BC杆指向左上方两力的合力使小球产生水平向左的加速度，所以合力的方向指向正左方对小球：Fcos=mg，解得【错错解解2】以小球为研究对象，小球受重力mg和沿杆BC指向的力F的合力提供水平向左的加速度对小球：Fsin=mg，解得【错错解辨析解辨析】错解1和错解2错误的本质都在于认为杆的弹力一定沿杆的方
19、向2021/8/11 星期三42【正解】本题考查杆的弹力和牛顿第二定律知识硬杆的弹力方向不同于软绳，即杆的弹力方向不一定沿杆的方向正确解题2021/8/11 星期三43过程为：以小球作为研究对象，它受重力mg和杆C端作用力F作用，而沿水平方向做加速度为a的匀加速直线运动注意到力F与竖直线夹角不一定等于，因F和mg的合力使小球产生水平向左的加速度，受力分析如右上图所示，故F=m.【答案答案】=45时时间最短2021/8/11 星期三44随堂演练随堂演练点击进入链接点击进入链接2021/8/11 星期三45达标检测达标检测点击进入链接点击进入链接2021/8/11 星期三462021/8/11 星期三47