高中物理 4.3牛顿第二定律课件 新人教版必修1.ppt

4 3 牛顿第二定律 第三章牛顿运动定律 牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 不受外力 等效 运动状态不发生改变 速度大小 方向均不发生改变 惯性 物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比 跟它的质量成反比 加速度的方向跟作用力的方向相同这就是牛顿第二定律 合外力如何改变物体的运动状态 速度 物体加速度 物体受到的作用力 物体的质量 牛顿第二定律 力的单位 国际单位制中 力的单位是 符号 力的定义 使质量为1kg的物体产生的加速度的力 称为1n 即1n 千克米每二次方秒 力是改变物体运动状态的原因 运动状态不发生改变 运动状态发生改变 加速度定义式 加速度决定式 运动和力的关系 物体的加速度的方向由物体所受合外力的方向决定 已知f合的方向 可推知a的方向 反之亦然 加速 减速的判断 加速度的方向与速度方向一致 物体加速 加速度的方向与合力方向一致 物体所受合力的方向与速度方向一致 物体所受合力的方向与速度方向相反 加速 减速 注 合力决定加速度的方向和大小 与速度大小无必然联系 运动和力的关系 对牛顿第二定律的理解 独立叠加性 有多个力作用在同一物体上 每个力产生的加速度都遵从牛顿第二定律 而物体实际运动的加速度则是每个力产生的加速度的矢量和 也可以是多个力的合力所产生的加速度 关于牛顿第二定律 下列说法中正确的是 a 牛顿第二定律的表达式f ma在任何情况下都适用b 某一瞬时的加速度 只能由这一瞬时的外力决定 而与这一瞬时之前或之后的外力无关c 在公式f ma中 若f为合力 则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和d 物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致 下列对牛顿第二定律的表达式f ma及其变形公式的理解 正确的是 a 由f ma可知 物体所受的合力与物体的质量成正比 与物体的加速度成反比b 由m f a可知 物体的质量与其所受合力成正比 与其运动的加速度成反比c 由a f m可知 物体的加速度与其所受合力成正比 与其质量成反比d 由m f a可知 物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出 例题1 质量为8 103kg的汽车 在水平的公路上沿直线行驶 汽车的牵引力为1 45 104n 所受阻力为2 5 103n 求 汽车前进时的加速度 解题步骤 研究对象 汽车 进行受力分析和运动状态分析 画出受力的示意图 建立坐标系 即选取正方向 由f合 ma列方程 组 解方程 组 g n f f 例题2 一个物体质量是2kg 受到互成1200角的两个力f1 10n和f2 10n的共同作用 这个物体产生的加速度是多大 正交分解法 平行四边形法 有没有其他方法 0 正交分解在牛顿第二定律的应用 例1 如图 质量m 2kg的物体静止在水平面上 物体与水平面间的滑动摩擦因数 0 25 现在对物体施加一个大小f 8n 与水平方向夹角 37 角的斜向上的拉力 已知sin37 0 6 cos37 0 8 取g 10m s2 求 1 画出物体的受力示意图 2 物体运动的加速度 3 物体在拉力作用下5s内通过的位移大小 正交分解在牛顿第二定律的应用 例2 质量为m的物块从一斜面由静止开始下滑 物块与斜面的动摩擦因素为 斜面的倾角为 求物块的加速度 瞬时性问题 例 如图所示 一根轻弹簧和一根细线共同拉住一个质量为m的小球 平衡时细线是水平的 弹簧与竖直方向夹角为 剪断细线的瞬间 弹簧的拉力大小是 小球加速度的大小为 方向与竖直方向的夹角大小等于 瞬时性问题 小球a b的质量分别为m和2m 用轻弹簧相连 然后用细线悬挂而静止 在剪断细线的瞬间 求a和b的加速度各为多少 瞬时性问题 连接体 具有相同的速度和加速度 光滑的水平面上有质量分别为m1 m2的两物体静止靠在一起 如图 现对m1施加一个大小为f方向向右的推力作用 求此时物体m2受到物体m1的作用力f1 图像分析 物体在水平地面上受到水平推力的作用 在6s内力f的变化和速度v的变化如图所示 则物体的质量为kg 物体与地面的动摩擦因数为 物体在光滑的水平面上受一水平的恒力f作用向前运动 如图所示 它的正前方固定一跟劲度系数足够大的弹簧 当物块接触弹簧后 a 立即做减速运动b 仍做匀加速运动c 在一段时间内仍作加速运动 速度继续增大d 当弹簧处于最大压缩时 物体的加速度不为零 典型习题 在沿平直轨道运动的车厢中的光滑水平桌面上 用弹簧拴着一个小球 弹簧处于自然伸长状态 如图所示 当旅客看到弹簧长度变短时 对火车的运动状态下列说法中正确的是 a 火车向右加速运动b 火车向右减速运动c 火车向左加速运动d 火车向左减速运动 典型习题 思考a 如图所示 当小车静止或水平向右匀速运动时 悬线应处何位置 如果小车向右加速或减速运动时 悬线会处于什么位置 为什么 思考b 如图所示 当小车以加速度a水平向右加速运动时 质量为m的小球与小车相对静止时 悬线与竖直方向的夹角为多少 思考c 当小车水平向右减速运动时 质量为m的小球悬线与竖直方向的夹角为 时 试求小车所具有的加速度 典型习题 如图所示 一质量为m的小车内有一质量为m的物体 设物体与竖直车壁间摩擦因素为 试思考小车沿水平方向作什么运动时 物体恰能与后车壁保持相对静止 典型习题 典型习题 如图所示 自由下落的小球下落一段时间后 与弹簧接触 从它接触弹簧开始 到将弹簧压缩到最短的过程中 小球的速度和加速度的变化情况是 a 速度变大 加速度变小b 速度变小 加速度变大c 速度先变小 后变大 加速度先变大 后变小d 速度先变大 后变小 加速度先变小 后变大 解析 开始阶段 弹簧的压缩量较小 因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力 此时合外力大小 f mg kx 方向向下 随着压缩量的增加 弹力增大 故合外力减小 则加速度减小 由于合外力与速度方向相同 小球的速度变大 当mg kx时 合外力为零 此时速度最大 由于惯性物体继续向下运动 此时合外力大小为 f kx mg 方向向上 物体减速 随着压缩量增大 物体合外力增大 加速度增大 故整个过程中加速度先变小后变大 速度先变大后变小 故d正确 答案 d 典型习题 如图 自动扶梯与水平面夹角为 上面站着质量为m的人 当自动扶梯以加速度a加速向上运动时 求扶梯对人的弹力fn和扶梯对人的摩擦力ff 解析 人受到竖直向下的重力mg 竖直向上的支持力fn和水平向右的摩擦力ff 因为人的加速度方向沿扶梯向上 所以人所受的这三个力的合力方向也沿扶梯向上 建立如图甲所示的直角坐标系 人的加速度方向正好沿x轴正方向 由题意可得 x轴方向 ffcos fnsin mgsin may轴方向 fncos ffsin mgcos 0解得fn mg masin ff macos 典型习题 一个小孩从滑梯上滑下的运动可看做匀加速直线运动 第一次小孩单独从滑梯上滑下 加速度为a1 第二次小孩抱上