高中物理 第4章 牛顿运动定律 3 牛顿第二定律课件 新人教版必修1.ppt

第四章 3牛顿第二定律 课前预习 1 内容 物体加速度的大小跟作用力 跟物体的质量 加速度的方向跟 2 表达式 1 表达式 f 式中k是比例系数 f是物体所受的 2 国际单位制中 f 牛顿第二定律 成正比 成反比 作用力的方向相同 kma 合外力 ma 1 国际单位 简称 符合为 2 牛顿 的定义 使质量为1kg的物体产生 的加速度的力 称为1n 即1n 3 比例系数k的含义 关系式f kma中的比例系数k的数值由f m a三量的单位共同决定 三个量都取国际单位 即三量分别取 作单位时 系数k 力的单位 牛顿 牛 n 1m s2 1kg m s2 n kg m s2 1 判一判 1 由牛顿第二定律可知 加速度大的物体所受的合外力一定大 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 4 在国际单位制中 公式f kma中 k 1 cd 解析 牛顿第二定律的表达式f ma表明了各物理量之间的数量关系 即已知两个量 可求第三个量 但物体的质量是由物体本身决定的 与受力无关 作用在物体上的合力 是由和它相互作用的物体作用产生的 与物体的质量和加速度无关 故排除a b 选c d 课内探究 如图所示 小强自己拉车子时 无论怎么用力也难以拉动 最后在小红的帮助下 他们才将车子拉着前进 根据牛顿第二定律 有力作用就产生加速度 为什么小强用力拉车时车子不动呢 小强的拉力不产生加速度吗 提示 小强的拉力能产生加速度 但牛顿第二定律公式中的f指的是物体受到的合外力 汽车在水平方向上不只受到小强的拉力 还同时受到地面摩擦力的作用 它们相互平衡 所以小车不动 探究一对牛顿第二定律的理解 1 牛顿第二定律的六个特性 特别提醒 物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系 即a与合力f方向总是相同 但速度v的方向不一定与合外力的方向相同 c 解析 质点受多个力的作用 处于静止状态 则多个力的合力为零 其中任意一个力与其余所有力的合力大小相等 方向相反 使其中一个力的大小逐渐减小到零再恢复到原来的大小 则其余所有力的合力先变大后变小 但合力的方向不变 根据牛顿第二定律 a先增大后减小 v始终增大 故选项c正确 b 汽车突然刹车 要在很短时间内停下来 会产生很大的加速度 这个加速度是靠什么力产生的 如何求这个力 提示 摩擦力 ff ma 探究二牛顿第二定律的应用 1 解题的一般步骤 1 明确研究对象 根据问题的需要和解题的方便 选出被研究的物体 2 进行受力分析和运动状态分析 画好受力分析图 明确运动性质和运动过程 3 建立坐标系 一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标轴的方向 4 根据牛顿第二定律列方程求解 2 常用方法 1 矢量合成法 若物体只受两个力作用时 应用平行四边形定则求这两个力的合力 再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向 加速度的方向就是物体所受合外力的方向 反之 若知道加速度的方向 也可应用平行四边形定则求物体所受的合外力 2 正交分解法 当物体受到多个力的作用时 利用正交分解法较为简单 利用正交分解法需要建立直角坐标系 建系原则是尽可能少分解矢量 因此建系有两种情况 沿加速度的方向建一坐标轴 沿垂直加速度方向建一坐标轴 这种方法不需要分解加速度 沿某特定方向建立坐标轴 这样可能少分解力 但需要分解加速度 此时应用 fx max fy may 解析 这是一个动力学问题 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 解法一 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 解法二 建立如图乙所示的直角坐标系 水平向右为x轴正方向 竖直向上为y轴正方向 由于人的加速度方向是沿扶梯向上的 这样建立直角坐标系后 在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量 其中x轴方向的加速度分量ax acos y轴方向的加速度分量ay asin 根据牛顿第二定律有x轴方向 ff max y轴方向 fn mg may解得 fn mg masin ff macos 比较以上两种解法 很显然 两种解法都得到了同样的结果 但是 第二种解法较简便 答案 mg masin macos c 素养提升 在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时 经常会遇到轻绳 轻杆 轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型 全面准确地理