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1、高中物理 43牛顿第二定律课件 新人教版必修1本讲稿第一页，共四十八页成才之路 物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 必修必修1 本讲稿第二页，共四十八页牛顿运动定律牛顿运动定律第四章第四章 本讲稿第三页，共四十八页3牛顿第二定律牛顿第二定律第四章第四章 本讲稿第四页，共四十八页课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6课课 时时 作作 业业7学习目标定位学习目标定位1本讲稿第五页，共四十八页学习目标定位学习目标定位本讲稿第六页，共四十八页理解牛顿第二定律的内容，知道其
2、表达式的确切含义知道力的国际单位“牛顿”的定义熟练运用牛顿第二定律处理有关问题本讲稿第七页，共四十八页课堂情景切入课堂情景切入本讲稿第八页，共四十八页短跑运动员在起跑时的好坏，对于取得好成绩十分关键，因此，发令枪响必须奋力蹬地(见下图)，发挥自己的最大体能，以获取最大的加速度，在最短的时间内达到最大的运动速度。本讲稿第九页，共四十八页知识自主梳理知识自主梳理本讲稿第十页，共四十八页1内容：物体加速度的大小跟作用力_，跟物体的质量_，加速度的方向跟_。2表达式(1)表达式：F_，式中k是比例系数，F是物体所受的_。(2)国际单位制中：F_。牛顿第二定律成正比成正比成反比成反比作用力的方向相同作用
3、力的方向相同kma合外力合外力ma本讲稿第十一页，共四十八页1国际单位：_，简称_，符合为_。2“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生_的加速度的力，称为1N，即1N_。3比例系数k的含义：关系式Fkma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取_、_、_作单位时，系数k_。力的单位牛顿牛顿牛牛N1m/s21kgm/s2Nkgm/s21本讲稿第十二页，共四十八页重点难点突破重点难点突破本讲稿第十三页，共四十八页一、牛顿第二定律的六个特性同体性Fma中F、m、a都是对同一物体而言的因果性力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度矢
4、量性Fma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力的方向相同瞬时性加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失相对性物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系独立性作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和分力和分加速度在各个方向上的分量关系也遵循牛顿第二定律，即Fxmax，Fymay本讲稿第十四页，共四十八页静止在光滑水平面上的重物，受到一个很小的水平推力，在力刚开始作用的瞬间，重物是否立即获得加速度，是否立即有了速度？答案：力是产生加速度的原因，力与加速度具有同时性，故在力作用的瞬间，物体立即获得
5、加速度，但由vat可知，要使物体获得速度必须经过一段时间。本讲稿第十五页，共四十八页本讲稿第十六页，共四十八页本讲稿第十七页，共四十八页特别提醒：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。本讲稿第十八页，共四十八页如图所示，一个小孩沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车，但无论怎样用力都无法使它做加速运动，这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？答案：不矛盾。牛顿第二定律公式中的F指的是物体受到的合外力，汽车在水平方向上不只受到小孩的推力，还同时受到地面摩擦力的作用，它们相互平衡，所以汽车不会加速运动。本讲稿第十九页，共四十
6、八页三、牛顿第二定律的应用1解题的一般步骤(1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体(2)进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确运动性质和运动过程。(3)建立坐标系，一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标轴的方向。(4)根据牛顿第二定律列方程求解。本讲稿第二十页，共四十八页2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外力。本讲稿第二十一页，共四十八页(2)正交分解法：当物体
7、受到多个力的作用时，利用正交分解法较为简单，利用正交分解法需要建立直角坐标系，建系原则是尽可能少分解矢量。因此建系有两种情况：沿加速度的方向建一坐标轴，沿垂直加速度方向建一坐标轴。这种方法不需要分解加速度。沿某特定方向建立坐标轴，这样可能少分解力，但需要分解加速度，此时应用：Fxmax，Fymay。本讲稿第二十二页，共四十八页一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对小车静止，其悬线与竖直方向成角，如图所示，问小车的加速度多大，方向怎样？答案：gtan方向水平向左解析：摆球与小车相对静止，摆球的加速度等于小车的加速度。解法一(利用合成法求解)：摆球的受力情况如图所示，(其合力水平向
8、左)本讲稿第二十三页，共四十八页本讲稿第二十四页，共四十八页考点题型设计考点题型设计本讲稿第二十五页，共四十八页关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是()A牛顿第二定律的表达式Fma在任何情况下都适用B某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关C在公式Fma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致对牛顿第二定律的理解本讲稿第二十六页，共四十八页解析：牛顿第二定律只适用于宏观物体在低速时的运动，A错误；Fma具有同时性，B正确；如果Fma中F是合力，则a为合力产生的加速度，即各分力产生加速度的
9、矢量和，C正确；如果物体做减速运动，则v与F反向，D错误。答案：BC本讲稿第二十七页，共四十八页本讲稿第二十八页，共四十八页答案：CD解析：牛顿第二定律的表达式Fma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，但物体的质量是由物体本身决定的，与受力无关；作用在物体上的合力，是由和它相互作用的物体作用产生的，与物体的质量和加速度无关；故排除A、B，选C、D。本讲稿第二十九页，共四十八页(如皋市20132014学年高一上学期期末)如图所示，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，到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和加速度的变化情况是()A速度变大，加速度变小B
10、速度变小，加速度变大根据牛顿第二定律分析力与运动的关系C速度先变小，后变大；加速度先变大，后变小D速度先变大，后变小；加速度先变小，后变大本讲稿第三十页，共四十八页解析：开始阶段，弹簧的压缩量较小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力，此时合外力大小：Fmgkx，方向向下，随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，则加速度减小，由于合外力与速度方向相同，小球的速度变大；当mgkx时，合外力为零，此时速度最大；由于惯性物体继续向下运动，此时合外力大小为：Fkxmg，方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，加速度增大，故整个过程中加速度先变小后变大，速度先变大后变小，故D正确。答案：D
11、本讲稿第三十一页，共四十八页点评：本题容易错误地认为小球接触弹簧后，立即做减速运动。建立正确的受力图景，是处理此类问题的关键。本讲稿第三十二页，共四十八页(天津市20142015学年高一上学期五校期末联考)如图所示，在光滑水平面上，轻质弹簧的右端固定在竖直墙壁上。一物块在水平恒力F作用下做直线运动，接触弹簧后，压缩弹簧，直至速度为零，整个过程中，物体一直受到力F作用，弹簧一直在弹性限度内，在物体与弹簧接触后向右运动的过程中，下列说法正确的是()本讲稿第三十三页，共四十八页A物块接触弹簧后立即做减速运动B物块接触弹簧后先加速后减速C当弹簧形变量最大时，物块的加速度等于零D当物块的速度最大时，它所
12、受的合力为零答案：BD解析：当木块接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力，弹簧的弹力先小于恒力F，后大于恒力F，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，当弹力大小等于恒力F时，木块的速度为最大值。当弹簧压缩量最大时，弹力大于恒力F，合力向左，加速度大于零，故A、C错误，B、D正确。本讲稿第三十四页，共四十八页如图所示，自动扶梯与水平面夹角为，上面站着质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力FN和扶梯对人的摩擦力Ff。牛顿第二定律的应用本讲稿第三十五页，共四十八页本讲稿第三十六页，共四十八页解法二：建立如图乙所示的直角坐标系(
13、水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向)。由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量axacos，y轴方向的加速度分量ayasin，根据牛顿第二定律有x轴方向：Ffmax；y轴方向：FNmgmay解得：FNmgmasin，Ffmacos。比较以上两种解法，很显然，两种解法都得到了同样的结果，但是，第二种解法较简便。答案：mgmasinmacos本讲稿第三十七页，共四十八页点评：用正交分解法解答牛顿第二定律问题，多数情况下是加速度落在坐标轴上，分解力建立方程求解，但有些问题分解加速度较为方便，解题中应注意总结。
14、本讲稿第三十八页，共四十八页本讲稿第三十九页，共四十八页本讲稿第四十页，共四十八页中国“史上最严交规”于2013年1月1日正式实施，交规规定行车时驾驶员及乘客必须系好安全带。(如图)探究应用据报道，1989年在美国加利福尼亚州发生的6.9级地震，中断了该地尼米兹高速公路的一段，致使公路上高速行驶的约200辆汽车发生了重大的交通事故，车里的人大部分当即死亡，只有部分系安全带的人幸免。假设汽车高速行驶的速度达到108km/h，乘客的质量为60kg，当汽车遇到紧急情况时，在2s内停下来，试通过计算说明系安全带的必要性。本讲稿第四十一页，共四十八页本讲稿第四十二页，共四十八页本讲稿第四十三页，共四十八
15、页本讲稿第四十四页，共四十八页易错案例剖析易错案例剖析本讲稿第四十五页，共四十八页易错点：对牛顿第二定律的瞬时性理解不深导致错误案例：如图所示，质量相等的三个物块A、B、C，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细绳相连，当系统静止后，突然剪断A、B间的细绳，则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)()Ag、2g、0B2g、2g、0C0、2g、0D2g、g、g本讲稿第四十六页，共四十八页易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项错误原因C误认为剪断细绳后A物块保持静止，加速度为零D误认为剪断细绳后，B、C整体做自由落体运动，加速度均为g本讲稿第四十七页，共四十八页正确解答：剪断细绳前，对B、C整体进行受力分析，受到总重力和细绳的拉力而平衡，故FT2mg；再对物块A受力分析，受到重力、细绳拉力和弹簧的拉力；剪断细绳后的瞬间，重力和弹簧的弹力不变，细绳的拉力减为零，故物块B受到的合力等于2mg，向下，物块A受到的合力为2mg，向上，物块C受到的力不变，合力为零，故物块B有向下的加速度，大小为2g，物块A具有向上的加速度，大小为2g，物块C的加速度为零；故选B。正确答案：B本讲稿第四十八页，共四十八页