高考物理总复习 主题二 相互作用与运动定律 2.2.3牛顿第二定律课件 新人教版.ppt

2 2 3牛顿第二定律 一 牛顿第二定律1 内容 物体加速度的大小跟它受到的作用力成 跟它的质量成 加速度的方向跟作用力的方向 2 表达式 f k是比例系数 f是物体所受的 正比 反比 相同 kma 合力 思考判断 1 由牛顿第二定律知 合外力大的物体的加速度一定大 2 牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定小 3 任何情况下 物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致 二 力的单位1 国际单位 符号是n 2 1n的物理意义 使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度的力 称为1n 即1n 3 比例系数k的意义 k的数值由f m a三个物理量的单位共同决定 若三量都取国际单位 则k 1 所以牛顿第二定律的表达式可写作f 牛顿 1kg m s2 ma 思考判断 1 比例式f kma中的k一定为1 2 比例式f kma中的k可以是其他常数 3 在国际单位制中k才等于1 4 两单位n kg和m s2是等价的 对牛顿第二定律的理解 要点归纳 1 表达式f ma的理解 1 单位统一 表达式中f m a三个物理量的单位都必须是国际单位 2 f的含义 f是合力时 加速度a指的是合加速度 即物体的加速度 f是某个力时 加速度a是该力产生的加速度 2 牛顿第二定律的六个性质 3 两个加速度公式的区别 精典示例 例1 多选 对牛顿第二定律的理解正确的是 a 由f ma可知 f与a成正比 m与a成反比b 牛顿第二定律说明当物体有加速度时 物体才受到外力的作用c 加速度的方向总跟合外力的方向一致d 当外力停止作用时 加速度随之消失 答案cd 方法总结正确理解牛顿第二定律 针对训练1 由牛顿第二定律f ma可知 无论怎样小的力都可能使物体产生加速度 可是当用很小的力去推很重的桌子时 却推不动 这是因为 a 牛顿第二定律不适用于静止的物体b 桌子加速度很小 速度增量也很小 眼睛观察不到c 推力小于桌子所受到的静摩擦力 加速度为负值d 桌子所受的合力为零 加速度为零答案d 对牛顿第二定律的应用 要点归纳 1 应用牛顿第二定律解题的步骤 2 两种求加速度的方法 精典示例 例2 如图1所示 沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中 悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角 37 小球和车厢相对静止 小球的质量为1kg sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况 2 悬线对小球的拉力大小 思路点拨 1 小球运动的加速度方向是水平向右的 合力与加速度方向相同 也是水平向右的 2 小球受绳的拉力和重力两个力的作用 合力的方向与加速度方向相同 图1 法二正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系 并将悬线对小球的拉力ft正交分解 如图所示 则沿水平方向有ftsin ma竖直方向有ftcos mg 0联立解得a 7 5m s2 ft 12 5n且加速度方向向右 故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动 答案 1 7 5m s2方向向右车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动 2 12 5n 方法总结 在牛顿第二定律的应用中 采用正交分解法时 在受力分析后 建立直角坐标系是关键 坐标系的建立原则上是任意的 但常常使加速度在某一坐标轴上 另一坐标轴上的合力为零 或在坐标轴上的力最多 针对训练2 自制一个加速度计 其构造是 一根轻杆 下端固定一个小球 上端装在水平轴o上 杆可在竖直平面内左右摆动 用白硬纸作为表面 放在杆摆动的平面上 并刻上刻度 可以直接读出加速度的大小和方向 使用时 加速度计右端朝汽车前进的方向 如图2所示 g取9 8m s2 图2 1 硬纸上刻度线b在经过o点的竖直线上 则在b处应标的加速度数值是多少 2 刻度线c和o点的连线与ob的夹角为30 则c处应标的加速度数值是多少 3 刻度线d和o点的连线与ob的夹角为45 在汽车前进时 若轻杆稳定地指在d处 则0 5s内汽车速度变化了多少 解析 1 当轻杆与ob重合时 小球所受合力为0 其加速度为0 车的加速度亦为0 故b处应标的加速度数值为0 法二正交分解法建立直角坐标系 并将轻杆对小球的拉力正交分解 如图所示 则沿水平方向有 fsin ma 竖直方向有 fcos mg 0联立以上两式可解得小球的加速度a 5 66m s2 方向水平向右 即c处应标的加速度数值为5 66m s2 3 若轻杆与od重合 同理可得mgtan45 ma2 解得a2 gtan45 9 8m s2 方向水平向左 与速度方向相反所以在0 5s内汽车速度应减少 减少量 v a2 t 9 8 0 5m s 4 9m s 答案 1 0 2 5 66m s2 3 减少了4 9m s 瞬时加速度问题 要点归纳 两种模型的特点 1 刚性绳 或接触面 模型 这种不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 形变恢复几乎不需要时间 故认为弹力立即改变或消失 2 弹簧 或橡皮绳 模型 此种物体的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成是不变的 精典示例 例3 如图3所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 现将线l2剪断 求剪断l2的瞬间物体的加速度 思路点拨解答本题应明确以下三点 1 l2的弹力突变为零 2 l1的弹力发生突变 3 小球的加速度方向垂直于l1斜向下 图3 答案gsin 方向垂直于l1斜向右下 方法总结 牛顿第二定律是力的瞬时作用规律 加速度和力同时产生 同时变化 同时消失 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 解决此类问题时 要注意两类模型的特点 针对训练3 如图4所示 质量为m的小球被水平绳ao和与竖直方向成 角的轻弹簧系着处于静止状态 现用火将绳ao烧断 求在绳ao烧断的瞬间小球的加速度的大小及方向 图4 答案gtan 方向水平向右 1 多选 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 答案cd 2 一物块静止在粗糙的水平桌面上 从某时刻开始 物块受到一方向不变的水平拉力作用 假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 以a表示物块的加速度大小 f表示水平拉力的大小 能正确描述f与a之间关系的图象是 答案c 3 一物块位于光滑水平桌面上 用一大小为f 方向如图5所示的力去推它 使它以加速度a向右运动 若保持力的方向不变而增大力的大小 则 a a变大b a不变c a变小d 因为物块的质量未知 故不能确定a变化的趋势 图5 答案a 4 如图6所示 用手提一轻弹簧 弹簧下端挂一金属球 在将整个装置匀加速上提的过程中 手突然停止不动 则在此后一小段时间内 a 小球立即停止运动b 小球继续向上做减速运动c 小球的速度与弹簧的形变量都要减小d 小球的加速度减小 图6 答案d 5 如图7所示 静止在水平地面上的小黄鸭质量m 20kg 受到与水平面夹角为53 的斜向上的拉力 小黄鸭开始沿水平地面运动 若拉力f 100n 小黄鸭与地面的动摩擦因数为0 2 g 10m s2 求 sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 1 把小黄鸭看做质点 作出其受力示意图 2 地面对小黄鸭的支持力 3 小黄鸭运动的加速度的大小 图7 解析 1 如图 小