高中物理必修1人教版课件-4牛顿第二定律 31页

3牛顿第二定律 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、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 F＝kma实验结论 假如你是科学家，你能否想个办法把K消掉？把能够使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的这么大的力定义为1N，即1牛=1千克·米/秒2可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成F=ma牛顿第二定律的数学表达式F＝kma 一.牛顿第二定律内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F合＝ma合外力质量加速度表达式 【力的单位】：1N=1kg·m/s2【公式】：F=maF、m、a均取国际单位1、矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同。2、F与a的瞬时性:同时产生，同时变化，同时消失。对牛顿第二定律的理解 3、独立性:作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，合力的加速度即是这些加速度的矢量和．4、F可以突变，a可以突变，但v不能突变。5、是定义式、度量式；是决定式。6、不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为0时的特例。 二.利用牛顿第二定律解决实际问题例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面上试车，当达到25m/s的速度时关闭发动机，经过50s停下来，(1)汽车受到的阻力是多大?(2)重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变) FNF阻（水平方向的合力）=?m=1000kg已知F合＝maV0=25m/s,Vt=0,t=50S可求：aF阻分析(1)汽车减速时受力情况 （1）解：规定初速度方向为正方向由运动学公式：由牛顿第二定律F合=ma阻力大小为500N 汽车重新加速时的受力情况FNF阻FGF=2000NF阻=500NF合=F-F阻F合＝ma可求出a解：F合=F-F阻=2000N-500N=1500N根据牛顿第二定律F合=ma解得:a=1.5m/s2 练习1.一个物体，质量是2kg，受到互成120o角的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？F1F20F加速度的方向和合力方向相同。解： 例2.一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为2N和6N，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为()A．1m／s2B．2m／s2C．3m／sqD．4m／s2 解析：根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目所给的两个力大小分别为2N和6N，当两个力的方向相同时合力最大，最大值为2＋6＝8（N），当两个力方向相反时合力最小，最小值为6－2＝4（N），当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小大于4N而小于8N，所以两个力的方向发生变化时，合力的大小4NF8N．根据牛顿第二定律可得a=F合/m，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小所以，答案应选择B、C、D． 练习2.一静止木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。水平方向：Fcos－f=maGFNfF1=FCosF2=FSin竖直方向：N－G－Fsinθ=0f=µNVt=V0+at=at 例3.从牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，蚂蚁用力却推不动放在水平面上的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？答：这与牛顿第二定律不矛盾。牛顿第二定律的内容是物体所受到的合外力与加速度的关系。蚂蚁的推力与砖块受到摩擦力的合力为零故没有推动砖块。 三、用牛顿第二定律解题的方法和步骤1、明确研究对象（隔离或整体）。2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图。3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合。①物体受两个力：合成法F合=ma②物体受多个力：正交分解法（沿加速度方向）（垂直于加速度方向）4、列方程求解 对牛顿第二定律的几点说明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F＝ma，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． 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． 例4.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.(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝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． 解析：(1)球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象，球受两个力作用：重力mg和线的拉力F，由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动，合外力沿水平方向，故其加速度沿水平方向．yxmg37°F 规律方法：解答本题的关键是根据小球的加速度方向，判断出物体所受合力的方向，然后画出平行四边形，解其中的三角形就可求得结果． 练习4.如图所示，一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧的正上方某处自由落下，接触弹簧后将弹簧弹性压缩．从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和受到的合外力的变化情况是() A．合力变小，速度变小B．合力变小，速度变大C．合力先变小后变大，速度先变小后变大D．合力先变小后变大，速度先变大后变小分析：抓住合外力的变化情况，分析加速度及速度的变化情况是分析动态问题的主线． 解析：铁球接触弹簧前，做自由落体运动，有一向下的速度．铁球接触弹簧后，在整个压缩弹簧的过程中，仅受重力G和弹簧弹力F的作用．开始压缩时，弹簧的弹力F小于物体的重力G，合外力向下，铁球向下做加速运动．但随着铁球向下运动，弹簧形变量增大，弹力随之增大，合外力减小，加速度减小，但速度增大．当弹簧弹力增至与重力相等的瞬间，合力为零，加速度为零，速度最大．此后，弹簧弹力继续增大，弹力大于重力，合力向上且逐渐增大，加速度向上且逐渐增大，直至铁球速度逐渐减小为零，此时弹簧压缩量最大．选D. 一、牛顿第二定律的内容及表达式二、对牛顿第二定律的理解：同体性、瞬时性、矢量性三、运用牛顿第二定律解题