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

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 牛顿运动定律 第四章 3牛顿第二定律 第四章 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 一 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 答案 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 三 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 答案 ad解析 小车静止时 a恰好不下滑 所以对a有 mg f引 当小车加速运动时 为了保证a不下滑 应有fn f引 加速时加速度一定向左 对b有 mg f引 mam 解得am 1 g 故a d正确 b c错误 故选ad 对牛顿第二定律的理解 解析 牛顿第二定律只适用于宏观物体在低速时的运动 a错误 f ma具有同时性 b正确 如果f ma中f是合力 则a为合力产生的加速度 即各分力产生加速度的矢量和 c正确 如果物体做减速运动 则v与f反向 d错误 答案 bc c 物体的速度为零 加速度可能很大 所受的合力也可能很大d 物体的速度很大 加速度可能为零 所受的合力不一定为零答案 c 根据牛顿第二定律分析力与运动的关系 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 点评 本题容易错误地认为小球接触弹簧后 立即做减速运动 建立正确的受力图景 是处理此类问题的关键 a 物体从a到o先加速后减速b 物体从a到o加速运动 从o到b减速运动c 物体运动到o处时所受合力为零d 物体从a到o的过程加速度逐渐减小答案 a 解析 由于物体与水平地面之间存在着阻力 所以在物体从a向o运动的过程中水平方向受到弹簧向右的弹力和水平地面对它向左的阻力 当两力大小相等时 物体的加速度为零 速度最大 该点一定在a o之间 所以物体在从a向o运动的过程中加速度先减小后增大 而速度先增大后减小 故a正确 bd错误 物体运动到o处时 虽然弹簧的弹力为零 但此时物体在向右运动 受到向左的阻力作用 所以物体的合外力不为零 故c错误 牛顿第二定律的应用 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 点评 用正交分解法解答牛顿第二定律问题 多数情况下是加速度落在坐标轴上 分解力建立方程求解 但有些问题分解加速度较为方便 解题中应注意总结 答案 ac解析 对乒乓球 受到重力mg和球拍的支持力n 作出受力图如图1 根据牛顿第二定律得 探究 应用 据报道 1989年在美国加利福尼亚州发生的6 9级地震 中断了该地尼米兹高速公路的一段 致使公路上高速行驶的约200辆汽车发生了重大的交通事故 车里的人大部分当即死亡 只有部分系安全带的人幸免 假设汽车高速行驶的速度达到108km h 乘客的质量为60kg 当汽车遇到紧急情况时 在2s内停下来 试通过计算说明系安全带的必要性 答案 d 易错点 对牛顿第二定律的瞬时性理解不深导致错误 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 正确解答 剪断细绳前 对b c整体进行受力分析 受到总重力和细绳的拉力而平衡 故ft 2mg 再对物块a受力分析 受到重力 细绳拉力和弹簧的拉力 剪断细绳后的