第2节牛顿第二定律 (3).ppt

6.2牛顿第二定律,牛顿第一定律,物体运动状态改变的原因是什么,运动状态变化,速度变化,加速度,力,力是产生加速度的原因,一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变这种状态。,那么设想：如果物体所受合外力不为零，则物体运动会怎样？,影响物体加速度的因素？,生活实例,物体的加速度与物体所受外力以及物体的质量有关,事实说明：m一定时，F大，加速度大F一定时，m大，加速度小,a、F、m间的定量关系？,基于简单的原则,m一定时，F大，加速度大,F一定时，m大，加速度小,加速度a与合外力F的关系,实验设计,保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度a与外力F的关系,问题1,如何测量加速度？,问题2,如何测量小车受到的拉力？,问题3,如何减小摩擦力的影响？,a、F、m,（1）用天平测出小车和小盘的质量M和m，并把数据记录下来(要求：Mm),（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,（3）平衡摩擦力,（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力,（5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m1的小物体，重复上述实验,（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材,说明：M为小车以及小车上的砝码的总质量m为小盘以及小盘上的砝码的总质量,注意:只有当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时,小车所受拉力F才近似等于盘和砝码的总重力.即Mm时，F=mg,数据处理,在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、)，并记录在表格中,数据处理,用纵坐标表示加速度a，横坐标表示牵引力F作aF图象,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.30,0.10,0.15,0.21,0.26,aF图象是一条过原点的倾斜直线,aF,加速度a与物体的质量m的关系,实验设计,保持小车所受合外力不变，改变小车的质量m，分析加速度a与质量m的关系,（1）用天平测出小车质量M，并把数据记录下来,（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,（3）平衡摩擦力,（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量,（5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为m1，重复上述实验,（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材,数据处理,在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、)，并记录在表格中,如何进步研究？,am为曲线能否说明a与m成反比？,问题,数据处理,m,说明：在牵引力一定时，a与m成反比,【例1】某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:,没有平衡掉摩擦力,【例2】某同学利用小盘和砝码牵引小车的方法，验证质量一定时加速度a和合外力的关系，根据实验数据作出了如图4-2-6甲、乙所示的a-F图象，产生甲图象不过原点的原因是_；产生乙图象不过原点且弯曲的原因是_。,【解析】图甲中，a0，说明小车重力沿木板的分力大于摩擦力，原因是木板垫得过高。图乙中，a=0，F0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力，木板倾角过小；当较大时，即小盘和砝码的质量较大时，小车的质量远大于小盘和砝码的质量这一条件得不到满足，因此图线成曲线。,图4-2-6,m,1、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧.,课堂小结：注意,力是产生加速度的原因,在物体质量一定时，其加速度与所受合外力成正比,在物体所受外力一定时，其加速度与质量成反比,牛顿第二运动定律,结论1：当物体的质量相同时，加速度跟作用在物体上的合外力成正比，即：,或aF,结论2：当物体所受合外力相同时，加速度跟物体的质量成反比，即,或a1/m,物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力方向相同。这就是牛顿第二运动定律,F=kma,我们知道，在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的：使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力，叫做1牛顿。即：,1牛=1千克米/秒2,可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成：,F=ma,牛顿第二定律：,物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力方向相同。,公式：,（1）瞬时性：加速度和力的关系是瞬时对应，a与F同时产生，同时变化，同时消失；（2）矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同.（3）独立性：每个力都独立产生各自的加速度，与其它力无关，物体实际运动的加速度为这些加速度的矢量和，即合力产生合加速度。（4）同体性:a与F合,m都属于同一物体，即研究对象统一性,如图所示，质量为10kg的物体与水平地面的动摩擦因数为0.2。现对它施加一向右与水平方向成37、大小为40N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求:（1）物体运动的加速度大小。（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s2?物体的位移多大？,mg,N,f,Fx,Fy,例题,解：对物体受力分析,Fcos-f=ma,Fsin+N=mg,f=N,小试牛刀：,如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦因数为=0.20。现对它施加一向右与水平方向成37、大小为20N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。,解：对物体受力分析,mg,FN,f,Fx,Fy,例题,一个物体，质量是2kg，受到互成120角的两个力F1和F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？,1确定研究对象,总结,2分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图,3求出合力注意用国际单位制统一各个物理量的单位,4根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解,1单位制：由单位和单位一起组成了单位制2基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们、，它们的单位分别是、3导出单位：由基本量根据推导出来的其他物理量的单位,基本导出,长度质量时间,米千克秒,物理公式,三、力学单位制,国际单位制中的基本物理量和基本单位,6.2牛顿第二定律,1.加速度和力的关系,对质量相同的物体，加速度跟作用在物体上的合外力成正比，即：,或aF,2.加速度和质量的关系,在相同的力作用下,加速度跟物体的质量成反比，即,或a1/m,3.牛顿第二运动定律,物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力方向相同。即F合ma。,4.牛顿第二定律的性质（1）瞬时性（2）矢量性(3)独立性（4）同体性,1.从牛顿第二定律公式m=F/a可得，对某一物体来说，它的质量（）A.与外力成正比B.与合外力成正比C.与加速度成反比D.与合外力以及加速度都无关,D,2.当作用在物体上的合外力不等于零时（）A.物体的速度将一定越来越大B.物体的速度将一定越来越小C.物体的速度将有可能不变D.物体的速度将一定改变,D,练习:,3、下列说法中正确的是（）A同一物体所受合外力越大，加速度越大。B同一物体所受合外力越大，速度越大。C物体的加速度大小不变一定受恒力作用,加速度是矢量，其方向与合外力方向一致。加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化，则为变力。C说法错。,A,从牛顿第二定律知道，无论怎样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物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？,答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力（F0）都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F提+F支-mg=0。,讨论,1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系,实验方案原理：如图所示,F1、F2，在相同的时间内:,s1=a1t2,s2=a2t2,a1/a2=s1/s2,测量出s1、s2,2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系,实验方案二：比较法,实验方案二：比较法,质量保持不变,合外力保持不变,以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子,实验器材：,保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系,位移s1/cm,位移s2/cm,(M+m2)（g）(表示F2大小),盘中砝码m2（g）,300010,50,20,30,40,60,盘中砝码m1（g）,(M+m1)（g）(表示F1大小),70,实验方案二：比较法,F,a,实验方案二：比较法,为什么s2/s1可以表示小车2的a？为什么F2/F1可以表示小车2的