【创新设计】2014-2015高中物理 3.3 牛顿第二定律课件 教科版必修1.ppt

3 3牛顿第二定律 高中物理 必修1 教科版 第三章牛顿运动定律 目标定位 知道国际单位制中力的单位 牛顿 是怎样定义的 能应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题 预习导学 想一想 从牛顿第二定律可知 无论多么小的力都可以使物体产生加速度 可是 我们用力提一个很重的箱子 却提不动它 这跟牛顿第二定律有无矛盾 为什么 答案不矛盾 一 牛顿第二定律 1 合力合力方向2 ma矢相同3 1m s2 牛顿第二定律中的力是指合外力 F合 0 a 0 预习导学 二 力学的单位制 1 单位2 导出单位3 基本单位导出单位4 长度质量时间米千克秒 想一想 若质量的单位用克 加速度的单位用厘米每二次方秒 那么力的单位是牛顿吗 牛顿第二定律表达式中的系数k还是1吗 答案只有当质量的单位用千克 加速度的单位用米每二次方秒时 力的单位才是牛顿 此时牛顿第二定律表达式中的系数才是1 一 对牛顿第二定律的理解 课堂讲义 1 表达式 F ma F指合外力 2 对牛顿第二定律的理解 1 瞬时性 a与F同时产生 同时变化 同时消失 为瞬时对应关系 2 矢量性 F ma是矢量表达式 任一时刻a的方向均与合外力F的方向一致 当合外力方向变化时a的方向同时变化 即a与F的方向在任何时刻均相同 课堂讲义 3 同体性 公式F ma中a F m都是针对同一物体而言的 4 独立性 当物体同时受到几个力作用时 各个力都满足F ma 每个力都会产生一个加速度 这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度 故牛顿第二定律可表示为 课堂讲义 3 合外力 加速度 速度的关系 1 力与加速度为因果关系 但无先后关系 力是因 加速度是果 加速度与合外力方向总相同 大小与合外力成正比 2 力与速度无因果关系 合外力与速度方向可以同向 可以反向 合外力与速度方向同向时 物体做加速运动 反向时物体做减速运动 课堂讲义 3 两个加速度公式的区别 课堂讲义 例1 下列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 加速度的方向与合外力的方向一致D 当外力停止作用时 加速度随之消失 m决定于物体本身 由F ma可知 只有F一定的前提下 m才与a成反比 力是产生加速度的原因 物体受到外力时才有的加速度 矢量性 瞬时性 课堂讲义 针对训练初始时静止在光滑水平面上的物体 受到一个逐渐减小的水平力的作用 则这个物体运动情况为 A 速度不断增大 但增大得越来越慢B 加速度不断增大 速度不断减小C 加速度不断减小 速度不断增大D 加速度不变 速度先减小后增大 加速 牛顿第二定律 F ma a逐渐减小 速度增大的越来越慢 课堂讲义 二 牛顿第二定律的简单应用 1 解题步骤 1 确定研究对象 2 进行受力分析和运动情况分析 作出受力和运动示意图 3 求合力F或加速度a 4 根据F ma列方程求解 课堂讲义 2 解题方法 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 加速度的方向即是物体所受合外力的方向 2 正交分解法 当物体受多个力作用时 常用正交分解法求物体的合外力 例2 如图331所示 质量为4kg的物体静止在水平面上 物体与水平面间的动摩擦因数为0 5 物体受到大小为20N 与水平方向成37 角斜向上的拉力F作用时 沿水平面做匀加速运动 求物体加速度的大小 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 课堂讲义 F1 F2 在水平方向 在竖直方向 Fcos37 Ff ma FN Fsin37 mg Ff FN a 0 5m s2 例3 如图332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37 角 球和车厢相对静止 球的质量为1kg g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况 2 求悬线对球的拉力大小 课堂讲义 解法一 合成法 图332 37 F合 F合 mgtan37 例3 如图332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37 角 球和车厢相对静止 球的质量为1kg g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况 2 求悬线对球的拉力大小 课堂讲义 图332 解法二 正交分解法 F1 F2 Fsin37 ma Fcos37 mg 0 x方向 y方向 37 课堂讲义 三 单位制在计算中的应用 1 单位制可以简化计算过程 计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中 用国际单位制中的基本单位和导出单位表示 这样就可以省去计算过程中单位的代入 只在数字后面写上相应待求量的单位即可 2 单位制可检查物理量关系式的正误 如果发现某公式在单位上有问题 或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致 那么该公式或计算结果肯定是错误的 3 比较某个物理量不同值的大小时 必须先把它们的单位统一到同一单位制中 再根据数值来比较 例4 一列质量为103t的列车 机车牵引力为3 5 105N 运动中所受阻力为车重的0 01倍 列车由静止开始做匀加速直线运动 速度变为180km h需多长时间 此过程中前进了多远距离 g取10m s2 课堂讲义 m 103t 106kg F 0 01G 0 01 106 10N 1 105N v 180km h 50m s 由牛顿第二定律得F牵 F ma 课堂讲义 借题发挥 应用物理公式计算前应先将各物理量的单位在同一单位制中统一 一般统一到国际单位 如果已知各物理量都是国际单位制中单位 所求量也一定是国际单位制中单位 故在计算式中不必一一写出各物理量的单位 而只是在计算式的后面写出所求量的单位就行 1 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 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 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 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求出 对牛顿第二定律的理解 对点练习 m与F a皆无关 2 静止在光滑水平地面上的物体 受到一个水平拉力的作用 以下说法正确的是 A 当力刚开始作用的瞬间 物体立即获得加速度 但速度仍为零B 当力刚开始作用的瞬间 物体同时获得速度和加速度C 物体运动起来后 拉力变小时 物体一定减速D 物体运动起来后 拉力反向 物体的加速度立即反向 对点练习 力与加速度具有瞬时对应性 v at t 0时 v 0 加速度变小 速度仍然增大 对点练习 3 如图333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 求 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 sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 图333 53 Ff FN 2 根据牛顿第二定律 竖直方向 Fsin53 FN mg FN mg Fsin53 120N 竖直向上 3 Ff FN 24N Fcos53 Ff ma a 1 8m s2 牛顿第二定律的简单应用 对点练习 力学单位