广西宾阳中学高三物理阶段复习 4.3 牛顿第二定律课件 新人教版.ppt

3牛顿第二定律 1 掌握牛顿第二定律的内容和数学表达式 并理解公式中各物理量的意义及相互关系 2 知道力的单位 牛顿 是怎样确定的 认识国际单位制在物理学中的重要意义 3 会用牛顿第二定律进行有关计算并能运用牛顿第二定律解决相关问题 重点 1 对牛顿第二定律的理解 2 应用牛顿第二定律解题 难点 应用牛顿第二定律来分析解答问题 并掌握解决问题的思路和方法 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正比 跟它的质量成 加速度的方向跟作用力的方向 2 表达式 其中f为物体所受的 反比 相同 f ma 合力 二 力的单位1 公式f ma成立的条件单位必须统一为 单位制中相应的单位 2 力的国际单位国际单位制中 力的单位是 符号是 使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度的力 称为1n 即1n 国际 牛顿 n 1kg m s2 判一判 1 物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力大小决定 与物体的速度大小无关 2 物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定 与速度方向无关 3 在牛顿第二定律的数学表达式f kma中 比例系数k在任何情况下都等于1 4 力是使物体产生加速度的原因 提示 1 由牛顿第二定律可知 加速度的大小由合外力和质量决定 与速度无关 故 1 对 2 由牛顿第二定律知道 加速度方向与合外力方向一定相同 加速度方向和速度方向可能相同 也可能不同 与速度方向无关 故 2 对 3 物理公式在确定物理量数量关系的同时 也确定了物理量的单位关系 在f kma中 只有 m 的单位取kg a 的单位取m s2 f 的单位取n时 k 1 故 3 错 4 只要物体所受合外力不为零 物体就获得加速度 即力是产生加速度的原因 故 4 对 牛顿第二定律的理解1 物体所受的合外力f 加速度a 速度v三者在大小和方向上有什么关系 提示 1 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向 即加速度的方向永远与合外力的方向一致 当合外力的方向与速度方向同向时 不管加速度的大小是增加还是减小或不变 物体都做加速运动 反之做减速运动 2 合外力与加速度的大小关系是f ma 只要合外力不为零 不管速度是大还是小 都存在加速度 合外力与加速度是瞬时对应的 对一个确定的物体 合外力与加速度同时产生 同时变化 同时消失 速度与合外力无必然联系 只有速度的变化率才与合外力有必然的联系 2 试结合下表探究牛顿第二定律的六性 力是产生 的原因 物体加速度的方向与物体所受 的方向总是相同 物体的加速度与物体所受合力同时 同时 同时 作用在物体上的每个力都能独立地产生各自的 加速度 合外力 质量是针对 而言的 物体的加速度必须是对静止或做匀速直线运动的参考系而言的 加速度 合力 产生 变化 消失 加速度 同一物体 知识点拨 牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系 1 牛顿第一定律以伽利略的理想实验为基础 得出了物体不受力时遵循的运动规律 即物体不受力时 物体保持静止或匀速直线运动状态 牛顿第一定律又叫 惯性定律 2 牛顿第一定律指出了力和运动的关系 力是改变物体运动状态的原因 在此基础上人们才能准确地研究物体受力时的运动规律 所以牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础 而不是牛顿第二定律的特例 3 牛顿第二定律定量地给出力与物体加速度的关系 指出力是产生加速度的原因 在相同的外力作用下 质量越大的物体加速度越小 说明物体的质量越大 运动状态越难以改变 质量相同的物体 受合外力越大时产生的加速度越大 运动状态改变越明显 探究归纳 牛顿第二定律的理解1 合外力与加速度的大小关系是f ma 力与加速度方向时刻相同 2 当合外力与速度方向相同时 物体做加速运动 当合外力与速度方向相反时 物体做减速运动 3 公式f ma中f是物体受到的合外力 典例1 2012 江苏高考 将一只皮球竖直向上抛出 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象 可能正确的是 思路点拨 本题考查a t图象 考查角度比较新颖 可以用图线的渐近线应为一条水平直线来解题 解析 选c 皮球在上升过程中速度越来越小 所以空气阻力越来越小 重力与空气阻力的合力越来越小 所以加速度越来越小 一开始加速度最大 后来减小得越来越慢 最后速度为零时 加速度变为重力加速度 答案选c 变式训练 2012 舟山高一检测 下列关于力和运动关系的说法中 正确的是 a 没有外力作用时 物体不会运动 这是牛顿第一定律的体现b 物体受力越大 运动得越快 这是符合牛顿第二定律的c 合外力发生改变时 物体的运动状态不一定会改变d 物体所受的合外力不为零时 物体就一定有加速度 解析 选d 由牛顿第一定律可知如果没有外力作用 运动的物体将保持原来的运动状态继续运动 静止的物体将继续静止 a错误 物体受力越大 加速度越大 但速度不一定大 b错误 合外力变化 加速度也会变化 物体有加速度 运动状态一定改变 c错误 d正确 牛顿第二定律的简单应用1 如果物体受几个力的共同作用 求物体的加速度有哪些方法 提示 方法一 先求物体所受几个力的合力 再求合力产生的加速度 方法二 先求每个力产生的加速度 再将每个力产生的加速度矢量合成 点拨 作用在物体上的每个力都能独立地产生各自的加速度 因而可从两个角度突破该探究问题 求合力产生的加速度或者由各力产生的加速度进行矢量合成 2 根据牛顿第二定律求加速度 关键是求合力 常用的方法是矢量合成法和正交分解法 试总结这两种求合力的方法 提示 1 矢量合成法 当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 2 正交分解法 当物体受多个力作用时 规定合力的方向 即沿加速度 为x轴方向 垂直于合力的方向 即垂直于加速度 为y轴的方向 将所有的力沿这两个相互垂直的方向分解 则在x轴方向各力的分力分别为f1x f2x f3x 在y轴方向各力的分力分别为f1y f2y f3y 求出这两个方向上的合力 再合成就是所有力的合力 规律方法 瞬时问题的分析方法在求解涉及弹簧 绳子等的瞬时问题时 可从以下两个方面去进行分析 1 变化瞬间力未能变的情况 像弹簧 橡皮筋等物体两端连接其他物体时 若其一端受力有变化 则不会引起这些物体上的力立即发生变化 原因是它们的形变需要一定的时间 2 变化瞬间力发生突变的情况 像用绳 轻杆 硬的物质连接物体时 当其连接物体的受力发生变化时 将会引起绳 轻杆等物体上力的突变 探究归纳 应用牛顿第二定律求加速度方法1 求合力再求加速度 合力的求法 1 矢量合成法 2 正交分解法 方法2 求每个力产生的加速度 再对加速度合成 典例2 2012 南京高一检测 如图所示 质量为m的物体受到与水平面成 角的向下的推力f作用 恰能在水平面上做匀速直线运动 现将力f方向改为水平 大小不变 仍作用在这个物体上 求此物体运动的加速度 思路点拨 解答本题应明确以下三点 1 确定研究对象 对其受力分析 2 明确 不变 而ff随正压力的变化而变化 3 由牛顿第二定律求a 解析 斜向下推物体时 对物体受力分析如图甲 水平方向上 fcos ff竖直方向上 fn fsin mg 而ff fn联立以上三式解得 水平推物体时 对物体受力分析如图乙 由牛顿第二定律得 f mg ma所以答案 变式训练 2012 安徽高考 如图所示 放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑 若在物块上再施加一个竖直向下的恒力f 则 a 物块可能匀速下滑b 物块仍以加速度a匀加速下滑c 物块将以大于a的加速度匀加速下滑d 物块将以小于a的加速度匀加速下滑 解析 选c 根据物块的运动情况可知 加恒力f前 后 物块的受力情况分别如图甲 乙所示 则由牛顿第二定律得 mgsin mgcos ma f mg sin f mg cos ma 两式相除得 1 所以a a 故只有选项c正确 温馨提示 牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律 当物体所受的合外力发生变化时 它的加速度随即也要发生变化 这在高考中是考查的重点 典例 如图 轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连 下端与另一质量为m的木块2相连 整个系统置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间 木块1 2的加