高中物理 4.4牛顿第二定律课件 粤教版必修1.ppt

第四章力与运动 第四节牛顿第二定律 1 什么是物体运动状态的改变 其原因是什么 2 物体运动状态改变除了与力有关 还与哪些因素有关 物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化 其原因是受到了力的作用 还与质量有关 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 产生了加速度 实质 实质 与力和质量有关 联系 物体运动的加速度与力 质量的关系究竟如何 下面我们通过实验来研究物体的质量 所受的力与物体的加速度的关系 实验采用 控制变量法 来研究 1 保持物体的质量 m 不变 改变物体所受的外力 f 测量物体在不同外力作用下的加速度 a 2 保持物体所受外力 f 不变 改变物体的质量 m 测量相同外力作用下不同质量物体的加速度 a 在此基础上 若f m都发生变化的情况下 总结出a与f m的关系 控制变量方法 是一种常用科研方法 实验装置如图 可加减砝码改变小车和砝码的总质量 可加减钩码改变小车和砝码所受的力 第一次演示 0 2 0 098 2 0 98 0 49 第一次 第二次演示 0 2 0 196 2 1 96 0 98 第二次 实验结论 质量一定 即 实验看到 质量一定 加速度与力成正比 即a kf 第一次演示 0 4 0 196 4 3 92 0 245 第一次 第二次演示 0 8 0 196 4 1 96 0 1225 第二次 实验结论 所受外力一定 即 实验看到 所受外力一定 加速度与质量成反比 即 1 牛顿第二定律的内容 其数学表达式是 其中k为比例常数 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 a 或f kma 在国际单位制中 力的单位是牛顿 牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的 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 2 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 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 3 牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律的理解应注意四点 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 f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 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 分析及解答 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 根据牛顿第二定律 物体受的合外力决定了物体的加速度 而加速度大小和速度大小无关 所以 b说法错误 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 物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致 当合外力减小但方向不变时 加速度减小但方向也不变 所以物体仍然做加速运动 速度增加 c说法错误 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