牛顿第二定律.ppt

牛顿第二定律 物体运动状态的改变 物体的速度发生了变化 速度大小的改变 速度方向的改变 速度的大小和方向同时改变 指 包括 产生 原因 力的作用 原因 加速度 质量有关 质量是惯性大小的量度 还和 提出问题 物体的运动状态改变时会产生加速度 而产生的加速度又和物体的质量及所受力的大小有关 那么 加速度跟物体所受力的大小及物体的质量之间有什么关系呢 实验装置 研究方法 控制变量法1 研究加速度和力的关系2 研究加速度和质量的关系 研究加速度和力的关系 1 方法 控制质量不变 2 实验原理 由位移公式可知 在时间t相同的情况下 位移s和加速度a成正比 故比较小车的位移s就可以比较它们的加速度a 3 实验步骤4 实验现象所受拉力大的小车 位移大 5 实验结论对质量相同的物体来说 物体的加速度跟作用在物体上的力成正比 研究加速度和质量的关系 研究表明 在相同的力作用下 物体的加速度跟物体的质量成反比 1 结论 物体的加速度跟作用力成正比 跟物体的质量成反比 牛顿第二定律 2 公式 k是比例常数 3 公式的简化 1N的定义使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度所需要的力 如果都用国际单位 简化方程 进一步表述 上面讲的是物体受到一个力作用的情况 物体受到几个力的作用时 公式中的F表示合力 物体的加速度跟所受的合力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟合力的方向相同 注意1 公式中的F表示物体所受的合外力 而不是其中的某一个或几个力 2 力是产生加速度的原因 只有物体受到力的作用 物体才具有加速度 两者存在因果关系 3 公式具有所谓 矢量性 力的方向就是加速度的方向两者存在矢量对应关系 4 力恒定不变 加速度也恒定不变 力随时间改变 加速度也随时间改变 在某一时刻 力停止作用 加速度随即消失 两者存在瞬时对应关系 不存在时间的积累 正确理解牛顿第二定律 1 瞬时性2 矢量性3 同一性4 同时性5 因果性 力是产生加速度的原因6 独立性 例 静止的物体在一个方向不变 逐渐减小的力的作用下 将作 A 匀减速直线运动B 匀加速直线运动C 加速度逐渐变大的变加速直线运动D 加速度逐渐变小的变加速直线运动 D 3 下面的哪些说法不对 为什么 A 物体所受的合外力越大 加速度越大 B 物体所受的合外力越大 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 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的作用 E 速度方向 加速度方向 合外力方向总是相同的 例3 质量为4kg的物体A 在力F的作用下产生1 5m s2的加速度 若将A B两物体捆绑在一起 在原来那个力F作用下 产生的加速度为1m s2 则B物体的质量为多大 F A F A B 牛顿第二定律的应用 牛顿第二定律反映了物体受力和加速度的关系 建立了运动和力的桥梁 处理问题 1 已知物体受力求运动 2 已知物体运动求力 例 物体与水平面间的动摩擦因数为0 1 物体的质量为4kg 受到水平方向6N的拉力作用 求 1 物体运动的加速度 2 在运动一段时间后将拉力撤去 物体在继续向前滑行过程中的加速度 g 10m s2 0 5m s2 1m s2 例 如图所示的传递带装置 A B两皮带轮的轮心间距离为1 5m 皮带以速度2m s作匀速运动 现将一小物体C轻轻放到传送带的A端 已知物体与传送带间的动摩擦因数为0 2 那么需要多长时间物体C才能到达B端 例如图一个放置在水平桌面上的木块 其质量为m 2kg 受到一个斜向下的 与水平方向成30 角的推力F 10N的作用 使木块从静止开始运动 5s后撤去推力 若木块与地面间的摩擦因数 0 1 求木块在地面上运动的总位移 30 F m 例 如图所示 质量m 4kg的物体 静止于水平面上 它受到一个水平拉力为F 10N的作用 拉力作用一段时间t后撤去 物体继续滑行到达B点速度恰好为零 已知AB两点距离为S 10m 物体与水平面间动摩擦因数 0 2 求拉力F作用的时间t是多少 作业1 一个静止在水平地面上的物体 质量是2kg 在6 4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动 物体与水平地面间的滑动摩擦力是4 2N 求 1 物体的加速度 2 物体在4s末的速度和4s内发生的位移 1 1m s24 4m s8 8m 作业 水平传送带以5m s的恒定速度运动 传送带长AB 7 5m 今在其左端将一工件轻轻放在上面 工件被带动 传送到右端 已知工件与传送带间的动摩擦因数 0 5 试求这工件经多少时间由传送带左端运动到右端 A B V m 作业 如图一个放置在水平桌面上的木块 其质量为m 2kg 受到一个斜向下的 与水平方向成37 角的推力F 10N的作用 使木块从静止开始运动 5s后撤去推力 若木块与地面间的摩擦因数 0 1 求木块在5s内的位移 37 F m 一斜面AB长为10 倾角为 一质量为 kg的小物体 大小不计 从斜面顶端A点由静止开始下滑 如图所示 取10m s2 1 若斜面与物体间的动摩擦因数为0 5 求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间 2 若给小物体一个沿斜面向下的初速度 恰能沿斜面匀速下滑 则小物体与斜面间的动摩擦因数 是多少 图2 A G 1 以小物体为研究对象 其受力情况如图所示 建立直角坐标系 小物体沿斜面即 轴方向加速运动 设加速度为ax 则ax 物体在 轴方向没有发生位移 没有加速度则ay 解析 FN x y 由牛顿第二定律得 解析 把重力 沿 轴和 轴方向分解 又 所以 设小物体下滑到斜面底端时的速度为 所用时间为 小物体由静止开始匀加速下滑 则 由 由 得 得 解析 2 小物体沿斜面匀速下滑时 处于平衡状态 其加速度 则在图示的直角坐标系中 所以 又 所以 小物体与斜面间的动摩擦因数 由牛顿第二定律得 解析 若给物体一定的初速度 当 tg 时 物体沿斜面匀速下滑 当 tg mgcos mgsin 时 物体沿斜面减速下滑 当 tg mgcos mgsin 时 物体沿斜面加速下滑 小结 1 一个物体放在光滑水平面上 初速为零 先对物体施加一向东的恒力F 历时1秒 随即把此力改变为向西 大小不变 历时1秒钟 接着又把此力改为向东 大小不变 历时1秒钟 如此反复只改变力的方向 共历时1分钟 在此1分钟内A 物体时而向东运动 时而向西运动 在1分钟末静止于初始位置之东B 物体时而向东运动 时而向西运动 在1分钟末静止于初始位置C 物体时而向东运动 时而向西运动 在1分钟末继续向东运动D 物体一直向东运动 从不向西运动 在1分钟末静止于初始位置之东 巩固练习 1 已知物体的受力情况 确定物体的运动情况 已知物体的受力情况 据F m 求得 据 可求得S V0 Vt t 例2 质量为0 5kg的物体在与平拉力F作用下 沿水平桌面向右做直线运动 经过0 5m的距离速度由0 4m s变为0 6m s 已知物体与桌面间的动摩擦因数 0 1 求作用力的大小 g 9 8m s2 F 例3 质量为0 5kg的物体在与水平面成30 角的拉力F作用下 沿水平桌面向右做直线运动 经过0 5m的距离速度由0 4m s变为0 6m s 已知物体与桌面间的动摩擦因数 0 1 求作用力的大小 g 9 8m s2 F 30 例2 一个滑雪的人质量是75kg 以v0 2m s的初速度沿山坡匀加速滑下 山坡的倾角 30 在t 5s的时间内滑下的路程x 60m 求滑雪人受到的阻力 包括摩擦和空气阻力 解 对人进行受力分析 建立坐标系 把重力进行正交分解得 Gx mgsin Gy mgcos 根据运动学规律 x v0t at2得 代入已知量的数值得 a 4m s2根据牛顿第二定律F ma 即Gx F阻 ma得 F阻 Gx ma mgsin ma代入数值得 F阻 67 5N即 滑雪人受到的阻力是67 5N BD 例5 如图所示 小车内的地面是光滑的 左下角放一个均匀小球 右壁上挂一个相同的球 两个球的质量均为4kg 悬挂线与右壁成37 角 小车向右加速前进 求 当右壁对A球的压力为零时 左壁对B球的压力为多大 g取10m s2 例6 如图所示的传递带装置 A B两皮带轮的轮心间距离为1 5m 皮带以速度2m s作匀速运动 现将一小物体C轻轻放到传送带的A端 已知物体与传送带间的动摩擦因数为0 2 那么需要多长时间物体C才能到达B端 1 已知物体的运动情况 求解物体的受力情况 据F m 求得 据 求得物体的受力情况 已知物体的运动情况 如图一个放置在水平桌面上的木块 其质量为m 2kg 受到一个斜向下的 与水平方向成30 角的推力F 10N的作用 使木块从静止开始运动 5s后撤去推力 若木块与地面间的摩擦因数 0 1 求木块在地面上运动的总位移 30 F m 例4 如图一个放置在水平桌面上的木块 其质量为m 2kg 受到一个斜向下的 与水平方向成37 角的推力F 10N的作用 使木块从静止开始运动 5s后撤去推力 若木块与地面间的摩擦因数 0 1 求木块在5s内的位移 37 F m BD 1 已知物体的受力情况 确定物体的运动情况 已知物体的受力情况 据F m 求得 据 可求得S V0 Vt t 例 两个物体A和B 质量分别为m1和m2 相互接触放在光滑的水平面上 如图所示 对物体A施加以水平推力F 则物体A对B的作用力为多大 A B F 例2 某物体受互成120 的两个力的作用 这两个力的大小都是8N 物体产生的加速度为2m s2 求物体的质量 例3 质量为4kg的物体A 在力F的作用下产生1 5m s2的加速度 若将A B两物体捆绑在一起 在原来那个力F作用下 产生的加速度为1m s2 则B物体的质量为多大 F A F A B 例5 一个滑雪人 质量m 75kg 以V0 2m s的初速度沿山坡匀加速滑下 山坡的倾角为30 在t 5s的时间内滑下的路程s 60m 求滑雪人受到的阻力 包括空气阻力和滑动摩擦力 解动力学问题的一般步骤1 确定研究对象并进行隔离体受力分析 画出受力示意图 并进行适当的分解 使力集中在两个方向上 选取其中一个正方向 2 分析物体的运动情况 明确加速度的大小和方向 3 建立正交分解的直角坐标系 根据牛顿第二定律列出动力学方程 求解方程 对解讨论认定 牛顿第二定律的应用 2 1 连接体 由相互作用的运动着的两个或两个以上的物体组成 通常用隔离法求解 有时也用整体法研究 2 隔离法 将连接体中的物体逐个进行研究 分别作为隔离体研究对象 进行受力分析 运动情况分析 列出动力学方程求解 3 将连接体作为整体 进行受力分析 运动情况分析 列出动力学方程 这种方法能求出的是整体所受外力或运动情况 而无法求出连接体内部物体间的相互作用力 要求相互作用力 就要再选择相关的某物体进行隔离法研究 例 两个物体A和B 质量分别为m1和m2 相互接触放在光滑的水平面上 如图所示 对物体A施加以水平推力F 则物体A对B的作用力为多大 A B F 例 如图所示 水平桌面上放着质量为M的滑块 用细绳通过定滑轮与质量为m的物体相连 滑块向右加速运动 已知滑块与桌面间的动摩擦因数为 试求滑块运动的加速度和细绳中的张力 M m 例 光滑水平面上放着质量为M的斜劈 斜劈上有一质量为m的滑块 斜劈的倾角为 滑块与斜劈间摩擦不计 为保证滑块与斜劈相对静止 用水平向左的力F作用在劈上 求力