高中物理 第四章 第3節(jié) 牛頓第二定律課件 新人教版必修1.ppt
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3 牛頓第二定律,第四章 牛頓運(yùn)動定律,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測,1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義. 2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單的實(shí)際問題.,一、牛頓第二定律 力的單位,,答案,,知識探究,,,導(dǎo)學(xué)探究,,,知識梳理,牛頓第二定律和力的單位 (1)內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成 ,跟它的質(zhì)量成 ,加速度的方向跟作用力的方向 . (2)表達(dá)式:F= ,式中k是比例系數(shù),F(xiàn)是物體所受的 .國際單位制中k=1. (3)F與a具有 對應(yīng)關(guān)系. (4)牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律,牛頓第二定律 (填“是”或“不是”)實(shí)驗(yàn)定律.,,答案,正比,反比,相同,kma,合力,瞬時,是,,,即學(xué)即用,(多選)下列對牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma及其變形公式的理解,正確的是( ) A.由F=ma可知,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速 度成反比,,解析答案,B.由m= 可知,物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比,與其運(yùn)動的加速度 成反比 C.由a= 可知,物體的加速度與其所受合外力成正比,與其質(zhì)量成反比 D.由m= 可知,物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合外 力求出,答案 CD,二、力的單位,,答案,在F=kma關(guān)系中,k的選取可以是任意的嗎?滿足哪些條件?,,,導(dǎo)學(xué)探究,答案 k的選取有一定的任意性,k在F、m、a都用國際單位時k=1.,,,知識梳理,力的國際單位:牛頓,簡稱 ,符號為 . “牛頓”的定義:使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1 N= .,,答案,牛,N,1 kgm/s2,,,即學(xué)即用,關(guān)于牛頓第二定律,下列說法中正確的是( ) A.公式F=ma中,各量的單位可以任意選取 B.使質(zhì)量是1 kg的物體產(chǎn)生1.5 m/s2的加速度的力叫做1 N C.公式F=ma中,a實(shí)際上是作用于物體上每一個力所產(chǎn)生的加速度的矢 量和 D.物體的運(yùn)動方向一定與它所受合外力的方向一致,,解析答案,返回,解析 各物理量必須選用國際單位制中的單位,牛頓第二定律才可寫成F=ma的形式,否則比例系數(shù)k≠1,所以選項(xiàng)A錯誤; 牛頓第二定律表述的是某一時刻合力與加速度的對應(yīng)關(guān)系,它既表明F、m、a三者在數(shù)值上的對應(yīng)關(guān)系,同時也表明合力的方向與加速度的方向是一致的,即矢量對應(yīng)關(guān)系,但合力方向與速度方向不一定相同,所以選項(xiàng)B、D錯誤; 由力的獨(dú)立作用原理,作用在物體上的每個力都將各自產(chǎn)生一個加速度,與其他力的作用無關(guān),物體的加速度是每個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和,故選項(xiàng)C正確. 答案 C,,返回,例1 下列對牛頓第二定律的理解正確的是( ) A.由F=ma可知,F(xiàn)與a成正比,m與a成反比 B.牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時,物體才受到外力的作用 C.加速度的方向總跟合外力的方向一致 D.當(dāng)外力停止作用時,加速度隨之消失,,典例精析,一、對牛頓第二定律的理解,,解析答案,總結(jié)提升,解析 雖然F=ma,但F與a無關(guān),因a是由m和F共同決定的,即a∝ 且a與F同時產(chǎn)生、同時消失、同時存在、同時改變;a與F的方向永遠(yuǎn)相同.綜上所述,可知A、B錯誤,C、D正確.,CD,總結(jié)提升,,牛頓第二定律的四個性質(zhì) (1)矢量性:合外力的方向決定了加速度的方向,合外力方向變,加速度方向變,加速度方向與合外力方向一致. (2)瞬時性:加速度與合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系,它們同生、同滅、同變化. (3)同體性:a= 中各物理量均對應(yīng)同一個研究對象.因此應(yīng)用牛頓第二定律解題時,首先要處理好的問題是研究對象的選取.,,總結(jié)提升,,針對訓(xùn)練 (多選)一物體隨氣球勻速上升,某時刻物體從氣球上脫落,則物體離開氣球的瞬間(不計(jì)空氣阻力)( ) A.物體的加速度為零 B.物體的加速度為g C.物體立即向下運(yùn)動 D.物體仍具有向上的速度,解析 物體離開氣球,只受重力作用,所以加速度為g,A錯誤,B正確; 脫落瞬間由于慣性仍具有向上的速度,C錯誤,D正確.,BD,,解析答案,二、牛頓第二定律的簡單應(yīng)用,,解析答案,例2 如圖1所示,質(zhì)量為1 kg的物體靜止在水平面上,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,物體受到大小為20 N、與水平方向成37角斜向下的推力F作用時,沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動,求物體加速度的大小.(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8),圖1,解析 取物體為研究對象,受力分析如圖所示,建立直角坐標(biāo)系.在水平方向上:Fcos 37-Ff=ma ① 在豎直方向上:FN=mg+Fsin 37 ② 又因?yàn)椋篎f=μFN③ 聯(lián)立①②③得:a=5 m/s2 答案 5 m/s2,例3 如圖2所示,一質(zhì)量為8 kg的物體靜止在粗糙的水平地面上,物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2,用一水平力F=20 N拉物體由A點(diǎn)開始運(yùn)動,經(jīng)過8 s后撤去拉力F,再經(jīng)過一段時間物體到達(dá)B點(diǎn)停止.求:(g=10 m/s2) (1)在拉力F作用下物體運(yùn)動的加速度大?。?,解析答案,圖2,解析 (1)對物體受力分析,如圖所示 豎直方向mg=FN 水平方向,由牛頓第二定律得F-μFN=ma1,答案 0.5 m/s2,(2)撤去拉力時物體的速度大??;,,解析答案,解析 撤去拉力時物體的速度v=a1t 解得v=4 m/s 答案 4 m/s,,解析答案,(3)撤去拉力F后物體運(yùn)動的距離.,解析 撤去拉力F后由牛頓第二定律得 -μmg=ma2 解得a2=-μg=-2 m/s2 由0-v2=2a2x,答案 4 m,方法提煉,返回,方法提煉,,1.解題步驟 (1)確定研究對象. (2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動情況分析,作出受力和運(yùn)動示意圖. (3)求合力F或加速度a. (4)根據(jù)F=ma列方程求解. 2.兩種求合力的方法 (1)矢量合成法:若物體只受兩個力作用時,應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個力的合力,加速度的方向與物體所受合外力的方向相同.,,方法提煉,方法提煉,,(2)正交分解法:當(dāng)物體受多個力作用時,常用正交分解法求物體的合外力.①建立坐標(biāo)系時,通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度),將物體所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,F(xiàn)y=0.,,返回,,達(dá)標(biāo)檢測,1.關(guān)于牛頓第二定律,以下說法中正確的是( ) A.由牛頓第二定律可知,加速度大的物體,所受的合外力一定大 B.牛頓第二定律說明了,質(zhì)量大的物體,其加速度一定小 C.由F=ma可知,物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量成正比 D.對同一物體而言,物體的加速度與物體所受到的合外力成正比,而且在 任何情況下,加速度的方向始終與物體所受的合外力方向一致,,解析答案,1,2,3,4,5,解析 加速度是由合外力和質(zhì)量共同決定的,故加速度大的物體,所受合外力不一定大,質(zhì)量大的物體,加速度不一定小,選項(xiàng)A、B錯誤; 物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量無關(guān),故C錯誤; 由牛頓第二定律可知,物體的加速度與物體所受到的合外力成正比,并且加速度的方向與合外力方向一致,故D選項(xiàng)正確. 答案 D,1,2,3,4,5,,解析答案,2.(多選)初始時靜止在光滑水平面上的物體,受到一個逐漸減小的水平力的作用,則這個物體運(yùn)動情況為( ) A.速度不斷增大,但增大得越來越慢 B.加速度不斷增大,速度不斷減小 C.加速度不斷減小,速度不斷增大 D.加速度不變,速度先減小后增大,1,2,3,4,5,1,2,3,4,解析 水平面光滑,說明物體不受摩擦力作用,物體所受到的水平力即為其合外力.力逐漸減小,合外力也逐漸減小,由公式F=ma可知:當(dāng)F逐漸減小時,a也逐漸減小,但速度逐漸增大. 答案 AC,5,3. (多選)一輛小車在水平面上運(yùn)動,懸掛的擺球相對小車靜止并與豎直方面成θ角,如圖3所示,下列說法正確的是( ),,解析答案,1,2,3,4,A.小車一定向左做勻加速直線運(yùn)動 B.小車的加速度大小為gtan θ,方向向左 C.懸繩的拉力一定大于小球的重力 D.小球所受合外力方向一定向右,圖3,5,解析 小球受重力和拉力作用(如圖所示),,解析答案,1,2,3,4,把FT沿水平和豎直方向分解后有FTsin θ=ma FTcos θ=mg,答案 BC,5,1,2,3,4,4.如圖4所示,質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上.現(xiàn)用大小為40 N、與水平方向夾角為37的斜向上的力拉物體,使物體沿水平面做勻加速運(yùn)動(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8). (1)若水平面光滑,物體的加速度是多大?,,解析答案,圖4,解析 水平面光滑時物體的受力情況如圖甲所示 由牛頓第二定律:Fcos 37=ma1 ① 解得a1=8 m/s2 ②,答案 8 m/s2,5,1,2,3,4,(2)若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5,物體的加速度是多大?,,解析答案,解析 水平面不光滑時,物體的受力情況如圖乙所示 Fcos 37-f=ma2 ③ N′+Fsin 37=mg ④ f=μN(yùn)′ ⑤ 由③④⑤得: a2=6 m/s2,答案 6 m/s2,5,5. 如圖5所示,自動扶梯與水平面夾角為θ,上面站著質(zhì)量為m的人,當(dāng)自動扶梯以加速度a加速向上運(yùn)動時,求扶梯對人的彈力FN和扶梯對人的摩擦力Ff.,圖5,,解析答案,1,2,3,4,5,返回,解析 解法一 建立如圖甲所示的直角坐標(biāo)系,人的加速度方向正好沿x軸正方向,由題意可得,x軸方向:Ffcos θ+FNsin θ-mgsin θ=ma,y軸方向:FNcos θ-Ffsin θ-mgcos θ=0,解得FN=mg+masin θ,F(xiàn)f=macos θ.,解法二 建立如圖乙所示的直角坐標(biāo)系(水平向右 為x軸正方向,豎直向上為y軸正方向).由于人的加 速度方向是沿扶梯向上的,這樣建立直角坐標(biāo)系 后,在x軸方向和y軸方向上各有一個加速度的分量, 其中x軸方向的加速度分量ax=acos θ,y軸方向的加速度分量ay=asin θ,根據(jù)牛頓第二定律有,x軸方向:Ff=max,y軸方向:FN-mg=may,解得FN=mg+masin θ,F(xiàn)f=macos θ.,1,2,3,4,5,答案 mg+masin θ macos θ,,返回,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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