高中物理 第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 第三节牛顿第二定律 利用视频 王亚平演示太空测量物体质量实验 的内容 王亚平太空测物体质量实验既能够激发学生的学习兴趣 又能够增强学生的爱国热情 太空中称体重的原理是什么 为什么与在地球上测体重的方法不同 本节课就来回答这个问题 我们学习 牛顿第二定律 导入新课 对牛顿第二定律的理解与应用是本节课的重点也是难点 可见从牛顿第二定律的矢量性 同体性 瞬时性等六个不同角度出发讲解了对牛顿第二定律的理解 并配有相应的例题 而力的单位牛顿的确定比较抽象 学生理解有一定难度 牛顿第二定律的应用是本节课的教学难点 课件设计了比较多的典例探究和课堂检测进行重点练习 以加深学生的理解 最后 再设计4个课堂检测题 来检测学生掌握的情况 发现存在的问题 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 学习重点 牛顿第二定律的理解与应用 学习难点 1 牛顿第二定律公式的理解 2 理解k 1时 f ma 播放视频 王亚平演示太空测量物体质量实验 的内容 太空中称体重的原理是什么 为什么与在地球上测体重的方法不同 本节课就来回答这个问题 我们学习 牛顿第二定律 导出 f ma 写成等式 f kma 复习回顾 f一定 a 1 m m一定 a f a f m 1 内容 物体的加速度与合外力成正比 与物体的质量成反比 加速度的方向与合外力的方向一致 2 比例式 a f m或f ma 也可写成 f kma 式中k为比例常数 f为物体所受的合力 一 牛顿第二定律 二 力的单位 于是便有 f ma 牛顿第二定律数学表达式 由f kma 得k f ma 人们规定 当m 1kg时 如果一个力能使它产生1m s2的加速度 我们就称这个力为 1个单位的力 此时f的数值必等于k的值 所以k的值在这里取1 一个单位的力 f ma 1kg 1m s2 1kg m s2 人们后来为了纪念牛顿 把kg m s2称作 牛顿 并用符号 n 表示 对牛顿第二定律 f ma 的理解 2 同体性 加速度和力必须对应同一物体 1 矢量性 加速度的方向与作用力方向相同 3 统一性 统一用国际制的单位 4 瞬时性 加速度与合外力存在着瞬时对应关系 某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比 有力即有加速度 合外力消失 加速度立刻消失 所以加速度与力一样 可以突变 而速度是无法突变的 例1 如图所示 将质量均为m的小球a b用绳 不可伸长 和弹簧 轻质 连结后 悬挂在天花板上 若分别剪断绳上的p处或剪断弹簧上的q处 下列对a b加速度的判断正确的是 a 剪断p处瞬间 aa 0 ab gb 剪断p处瞬间 aa g ab 0c 剪断q处瞬间 aa 0 ab 0d 剪断q处瞬间 aa 2g ab g c 5 独立性 对受多个力作用的物体 在应用牛顿第二定律时 每一个力都能独自产生加速度 并且任意方向均满足f ma 若在两个相互垂直的方向上进行正交分解 在分解时 既可以分解力 也可以分解加速度 且对应方向上的力产生对应的加速度 即 fx ax fy ay 例2 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站上扶梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这两个过程 如图所示 那么 1 匀速阶段 顾客受到几个力 2 加速阶段 加速度方向如何 此时顾客受几个力 两个 沿斜面向上3个 fn ff g 在中学物理中 物体的运动如果没有明确说明 一般取地面为参考系 6 局限性 牛顿第二定律仅适用于惯性参考系中宏观 低速运动的物体 不能用来处理微观粒子和高速物体的运动 牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗 牛顿第一定律是研究力学的出发点 是不能用牛顿第二定律代替的 也即不是牛顿第二定律的特例 牛顿第一定律1 定性定义了力的概念2 定义了惯性的概念3 定义了惯性系的概念4 定性力和运动的关系 牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的 用牛顿第二定律解题的一般步骤 1 确定研究对象是哪个物体 2 对这个物体进行受力分析 3 建立直角坐标系 规定正方向 求合力f合 4 统一单位 5 根据牛顿第二定律列方程 6 注意解题的规范化 汽车重新加速时的受力情况 汽车减速时受力情况 例3 某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车 当达到100km h的速度时关闭发动机 经过70s停下来 汽车受到的阻力是多大 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 解 1 汽车在减速过程 v0 100km h 27 8m s v 0 t 70s根据a vv0 t得 加速度a1 0 397m s2 方向向后根据牛顿第二定律得 受到的阻力ff ma1 437n 方向向后 2 汽车重新启动时 牵引力f 2000n 根据牛顿第二定律得 加速度a2 f ff m 1 42m s2 方向向前 正交分解法 平行四边形法 有没有其他方法 o 例4 一个物体 质量是4kg 受到互成120 角的两个力f1和f2的作用 这两个力的大小都是20n 这个物体的加速度是多少 解 如图 可知 f1x f1cos60 f1y f1sin60 f2x f1cos60 f2y f1sin60 f1y f2y所以f合 f1x f2x 10n由f ma得a f合 m 5m s2方向与f合相同 即f1 f2沿角平分线的方向 力学问题中 如果知道物体的受力情况和加速度 就可以测出物体的质量 就是说 质量可以用动力学的方法来测定 下面是用动力学的方法测定质量的一个有趣的题目 1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验 实验时 用双子星号宇宙飞船m1 去接触正在轨道上运行的火箭组m2 接触后 开动飞船尾部的推进器 使飞船和火箭共同加速 如图 推进器的平均推力f等于895n 推进器开动7s 测出飞船和火箭组的速度改变是0 91m s 已知双子星号宇宙飞船的质量m1 3400kg 求火箭组的质量m2 用动力学方法测质量 解 整体运动的加速度a v t 0 91 7 0 13m s2根据牛顿第二定律得 a f m1 m2 则m2 f am1 895 0 133400 3484 6kg 实际上 火箭组的质量m2已经事先测出 为3660kg 与动力学方法测得的结果相差不到5 正在预期的误差范围之内 这次实验的目的是要发展一种技术 找出测定轨道中人造天体质量的方法 1 内容2 数学表达式 f ma3 力的单位 n4 理解 1 矢量性 2 同体性 3 统一性 4 瞬时性 5 独立性 6 局限性5 利用牛顿第二定律解题的步骤 cd 1 在牛顿第二定律f kma中 有关比例系数k的下列说法 正确的是 a 在任何情况下k都等于1b k的数值是由质量 加速度和力的大小决定的c k的数值是由质量 加速度和力的单位决定的d 在国际单位制中 k 1 b 2 静止在光滑水平面上的物体 受到一个水平拉力 则在力刚开始作用的瞬间 下列说法正确的是 a 物体立即获得加速度和速度b 物体立即获得加速度 但速度仍为零c 物体立即获得速度 但加速度仍为零d 物体的速度和加速度均为零 3 如图所示 轻弹簧下端固定在水平面上 一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落 接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落 在小球下落的这一全过程中 下列说法中正确的是 a 小球刚接触弹簧瞬间速度最大b 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上c 从小球接触弹簧到到达最低点 小球的速度先增大后减小d 从小球接触弹簧到到达最低点 小球的加速度先减小后增大 cd 思