高中物理牛顿第二定律ppt课件 35页

牛顿第二定律\n一、教学目标1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；2.理解公式中各物理量的意义及相互关系；3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．4.培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力．5.渗透物理学研究方法的教育．\n上节课实验探讨其数学表达式是：(其中k为比例常数)力对物体产生的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同a∝或F=Kma在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位就是这样定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N=1kg·m/s2。可见，如果F=Kma中都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F=ma，这就是牛顿第二定律的数学公式。\n2、牛顿第二定律的推广当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表的是物体所受外力的合力。牛顿第二定律更一般的表述是：1、牛顿第二定律的内容:其数学表达式是：牛顿第二定律物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同F=ma物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合外力的方向相同数学表达式是：F合=ma\nF合与a均是对同一研究对象，F合中的每一个力均应是同一研究对象所受的力牛顿第二定律的理解应注意五点：1、F合表示的是物体所受的合外力，而不是其中的一个力或几个力2、矢量性：3、瞬时性：即公式中的F合与a都是矢量，且二者方向相同即物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关。合外力恒定不变，加速度也恒定不变；合外力随时间变化，加速度也随时间变化；合外力在某时刻停止作用，加速度也随即消失4同一性：5、独立性:力F对物体产生的加速度a只与力F有关,与物体受到的其它力无关\n牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系．使我们能够把物体的运动情况和受力情况有机地联系起来.7．定律的物理意义6.相对性：自然界中存在着一种坐标系，在这种坐标系中，当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态，这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系，牛顿定律只在惯性参照系中才成立。\n应用举例例1、从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。\n例2、下列说法中正确的是（）A．物体所受合外力越大，加速度越大。B．物体所受合外力越大，速度越大。C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用应用举例\n用牛顿第二定律解决问题常见的分两类1.已知力学问题求解运动学问题2.已知运动学问题求解力学问题\n一．已知作用在物体上的力，分析、确定物体的运动状态．【例1】一个静止在光滑水平面上的物体，质量为2kg，受水平拉力F＝6N的作用从静止开始运动，求物体2s末的速度及2s内的位移．\n加难度已知物体与平面间的动摩擦因数μ＝0.2，其他条件不变，那么如何来求物体2s末的速度及2s内的位移呢．\n再加难度：1.如果物体所受外力如下图，水平面光滑，其他条件不变，结果会如何呢？\n再加难度：2.如果物体所受外力如下图，水平面不光滑，物体与平面间的动摩擦因数μ＝0.2，其他条件不变，结果会如何呢？\n质量为m=2Kg的物体静止在水平地面上，受到一个大小为F=8牛顿且方向与水平方向成370的倾角的拉力后开始匀加速直线运动，在2秒内前进4米远，求物体与水平面地面间的动摩擦因数为多少？\n一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角是30°，滑雪板与雪地之间光滑，求5s内滑下的路程?\n再加难度【例2】一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角是30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数为μ＝0.4，求5s内滑下的路程?\n二．已知物体运动情况，求解物体受力情况【例3】1000T的列车由车站出发做匀加速直线运动，列车经过100s，通过的路程是1000m，已知运动阻力是车重的0.005倍，求列车机车的牵引力大小?\n【例4】如图所示，质量为0.5kg的物体在与水平面成30°角的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离，速度由0.6m／s变为0.4m／s，已知物体跟桌面间的动摩擦因数μ＝0.1，求作用力F的大小（g＝9.8m／）．\n一个滑雪的人，质量m=75kg，以v=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角为30°，在t=5s的时间内滑下的路程为s=60m。求滑雪人的加速度和阻力\n习题加深2.一辆载货的汽车，总质量是4.0×103kg,牵引力4.8×103N,从静止开始运动，经过10s前进了40m。求汽车受到的阻力3.光滑水平地面上放置一质量为2kg的物体,受到与水平成37°夹角,大小为10N的力F作用,求加速度a.物体由静止出发,求2s后的速度和位移若物体与地面间的摩擦因数为μ=0.2,试求以上各量\n4.质量为2kg的物体置于水平地面上，用水平力F使它从静止开始运动，第4s末物体的速度为24m/s，此时撤去拉力F，物体还能继续滑行72m停下，求（1）水平力F(2)地面对物体的摩擦力和摩擦因数\n5.一个物体从光滑的斜面的顶端由静止滑下，物体受到几个力的作用？加速度有多大？若斜面长度为s，斜面的倾角为θ。求物体滑至斜面底端的时间和速度大小若物体与斜面间的摩擦因数为μ，求以上各量若已知物体沿斜面下滑的加速度为a，求物体与斜面间的动摩擦因数\n6.如下图所示,小车沿水平面以加速度a向右做匀加速运动,车上固定的硬杆与水平面间的夹角为ɑ，杆的末端固定着质量为m的小球,则杆对小球的弹力多大?\n如图所示,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1kg.求细线受到的作用力(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)\n如下图所示，质量为5kg的小车在光滑的水平地面上，车长0.36m。在车的右端放一质量为1kg可视为质点的铁块，铁块与小车间的动摩擦因数为0.1，当对小车施加水平向右16N拉力时，求经过多长时间铁块滑到小车的左端？F\n【例5】在汽车中的悬线上挂一个小球，实际表明，当汽车在水平面上做匀变速运动时，悬线与竖直方向成一角度θ，已知小球质量为m，汽车的加速度为a，求悬线张力F为多大?\n\n总结应用牛顿第二定律解题可分为二类、一类是已知物体受力情况求解物体的运动状况，另一类是已知物体运动状况，求解物体受力．无论哪一类习题，它们的解题方法都遵循基本规律，应用牛顿第二定律的解题步骤为：①认真分析题意，建立物理图景．明确已知量和所求量．②选取研究对象，所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统（有关这一点，我们以后再讲解）．③对研究对象的受力进行分析．利用力的合成与分解，求合力表达式方程或分力表达式方程．④对研究对象的运动状态进行分析，运用运动学公式，求得物体加速度表达式．⑤根据牛顿第二定律F＝ma，联合力的合成、分解的方程和运动学方程组成方程组．⑥求解方程组，解出所求量，若有必要，对所求量进行讨论．\n三多个物体组成的连接体中应用牛顿运动定律【例6】在光滑水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为M和m．若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起运动，如图3－17所示．求A、B两物体间的相互作用力为多大，若将力F作用于B物体，AB间的相互作用力又为多大．\n课堂反馈练习1.质量为12.5t的电车，由静止开始做匀加速直线运动，经过8s速度达到14.4km/h，电车所受阻力为2.5×103N，电车的牵引力多大?2.如图1所示，质量为10kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F=30N的作用，求物体的加速度大小及方向？(g=10m/s2)\n3.质量相等的五个木块，并排放在光滑水平地面上，当用水平力F推第1个木块时，如图，求：第2块推第3块、第3块推第4块的力分别是多大？\n4.如图3所示，质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计，质量为m的物块B与地面的摩擦因数为μ,在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动。求A对B的作用力。图3\n\n\n课堂小结1．定义力的单位“牛顿”使得k=1，得到牛顿第二定律的简单形式F=ma．使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义．2．牛顿第二定律概括了运动和力的关系．物体所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力为零，加速度为零．即合外力决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况．因此，牛顿第二定律是把前两章力和物体的运动构成一个整体，其中的纽带就是加速度．