4.3 牛顿第二定律(人教版)

1、4.3 牛顿第二定律,第四章 牛顿运动定律,1,数据处理得,a f,实验结论,当m一定时，a和f成正比,即,1、质量m一定，加速度a与力f的关系,回忆上节课所探究的内容,2,2、力f一定，加速度a与质量m的关系,数据处理得,m,回忆上节课所探究的内容,1/m,实验结论,当f一定时，a和m成反比,3,如果用实验方案一结论是否相同呢,4,f kma,k 为比例系数,物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比,大量实验和事实都能得出同样的结论,5,牛顿第二定律,内容】物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同,比例式,等式】f=kma，其中k是比例系数

2、,或,k是多少呢,6,在17世纪，对牛顿第二定律中f=kma中的质量、加速度的单位中的米、秒的单位已经定义了，唯独力的单位没有定义。为了纪念牛顿对力学的贡献，把力的单位定义为牛顿,小资料,把能够使质量是1 kg的物体产生1m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 n，即 1牛=1千克 米/秒2 1 n=1 kgm/s2,7,所以，当我们在运用牛顿第二定律应用国际单位制时，k=1,此时，牛顿第二定律可写成,f ma,8,1、在牛顿第二定律f=kma中，有关比例系数k的下列说法，正确的是 ( ) 、在任何情况下k都等于； 、k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的； 、k的数值是由质量、加速度和力的

3、单位决定的； 、在国际单位制中，k=1,练习,cd,9,从f=ma可知：无论一个多小的力f都可以使物体产生加速度a，可是蚂蚁用力却推不动放在水平地面上的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么,思考与讨论,答：没有矛盾，由公式fma看，f为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。砖仍静止，说明砖所受合外力为零,10,牛顿第二定律进一步的表述为,物体的加速度的大小与合外力成正比.与质量成反比.加速度方向与合外力方向相同,表达式,f合=ma,11,f ma 性质,1)因果性: 力是产生加速度的原因,12,f ma 性质,2)同体性: a 、f、m对应于同一物体或同一个整体

4、,13,f=ma,f和a都是矢量, 牛顿第二定律f=ma是一个矢量式, 它反映了加速度方向始终跟合力方向相同, 而速度方向与合力方向无必然联系,3)矢量性: a与f 的方向总是相同,f ma 性质,14,物体受到拉力f之前静止 a=? 物体受到拉力f之后，a有了吗? 撤去拉力f后，a还存在吗? f增大、减小时，a怎样,a与f总是同时产生，同时消失，同时变化,4)同时性: a与f是瞬时对应关系,f ma 性质,15,物体还受哪几个力,g与n分别产生加速度吗,作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，与物体是否受其他力无关。 合力的加速度即是这些加速度的矢量和,5)独立性:每个力各自独立地使物

5、体产生一个加速度,f ma 性质,16,5)独立性:每个力各自独立地使物体 产生一个加速度,3)矢量性:a与f 的方向总是相同,4)同时性:a与f总是同生同灭同变化,1)因果性:力f是产生加速度a的原因,6)相对性:惯性参照系 (地面系,7)统一性:统一用国际制的单位,2)同体性:f、m、a对应于同一物体,f ma 性质,17,某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000n,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变,汽车减速时受力情况,例题,18,1)汽车在减速过程: vo

6、=100kmh27.8 ms，v=0，t=70s 根据 a(v-vo)/t 得: 加速度为a1 0.397 ms2, 方向向后. 根据牛顿第二定律得: 受到的阻力 fma1437n, 方向向后,解：设汽车前进方向为正方向,19,汽车重新加速时的受力情况,某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000n,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变,例题,20,解,2) 汽车重新启动时: 牵引力为f=2 000n， 根据牛顿第二定律得: 加速度为 a2=(f f )/m1.42 m

7、s2 方向向前,21,用牛顿第二定律解题的一般步骤,1、确定研究对象,2、分析受力、运动情况， 画出受力分析图,3、求合力,4、选正方向，根据 牛顿运动定律和运动学 公式建立方程并求解,注意:各量统一用国际单位制的单位,22,合成法,一个物体，质量是2，受到互成120o角的两个力f1和f2的作用,此外没有其他的力.这两个力的大小都是10n，这个物体产生的加速度是多大,例题,分析,600,23,分析 应先求出合力f合.然后用牛顿第二定律求出加速度. 解法一：受力分析如图，可知 f合=2f1cos60,600,f1,f2,f合,加速度的方向两个力的方向的夹角都是600,24,正交分解法,一个物体，

8、质量是2，受到互成120o角的两个力f1和f2的作用,此外没有其他的力.这两个力的大小都是10n，这个物体产生的加速度是多大,例题,合力还可以怎么求,600,600,25,解法二：建立坐标系，把力f1和f2分别沿x轴和y轴的方向分解. f1x=f1cos60，f1y=f1sin60 f2x=f2cos60，f2y=f2sin60 f合=f1x+f2x =f1cos60+f2cos60 =10n. 由牛f合=ma得,600,f1,f2,600,y,x,o,f1x,f1y,f2x,f1y,26,一个物体，质量是2，受到互成120o角的两个力f1和f2的作用,此外没有其他的力.这两个力的大小都是10n，这个物体产生的加速度是多大,有没有其他方法,0,例题,600,27,练习 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,nn,f,fx,fy,28,若f合=0，则加速度a=0，物体不改变运动状态,物