《4.3牛顿第二定律》课件

1、4.2 4.2 牛顿第二定律牛顿第二定律1 1、研究方法：、研究方法：控制变量法控制变量法钩码的总重力钩码的总重力G当作小车受当作小车受到的拉力到的拉力F从打点计时器打从打点计时器打出的纸带计算出出的纸带计算出小车的加速度小车的加速度a a用天平测出小用天平测出小车的质量车的质量m2 2、实验方案、实验方案保持保持m m不变，研究不变，研究a a与与F F的关系的关系保持保持F F不变，研究不变，研究a a与与m m的关系的关系牛顿第二定律：牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，用力成正比，跟物体的质量成反比，加加速度的方向跟作用力的方向相同。速

2、度的方向跟作用力的方向相同。思考：思考：当物体所受的力和物体的质量都发生变当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？之间存在怎样的关系呢？a a F FF F mama a a m m1 1a a m mF FF F mama可以写成等式可以写成等式F F k mak ma 1 1牛顿的定义：牛顿的定义： 使质量是使质量是1 kg1 kg的物体产生的物体产生1 m/s1 m/s2 2 的加速度的加速度的力定义为的力定义为1 N1 N，即，即 1 1牛牛=1=1千克千克 米米/ /秒秒2 2可见，如果都

3、用可见，如果都用国际单位制国际单位制的单位，在上式的单位，在上式中就可以使中就可以使k=1k=1，上式简化成，上式简化成F F mama 牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律的数学表达式k 为比例系数为比例系数问题问题1. 牛顿第二定律中指出牛顿第二定律中指出加速度加速度与力成正比与力成正比，能否说成力与加速度成，能否说成力与加速度成正比，为什么？正比，为什么？力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因因果性因果性问题问题2. 在牛顿第二定律的表达式在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是标量？中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢这两个矢量的方向关系是怎么样？量的方向关系是怎

4、么样？ 物体受力方向决定物体物体受力方向决定物体的加速度方向。故的加速度方向。故加速度加速度 a 的方向与的方向与力力F的方向的方向是是一致的一致的。矢量性矢量性问题问题3. 从牛顿第二定律的内容分析从牛顿第二定律的内容分析, F、m、 a是对于几个物体而言的是对于几个物体而言的? F、m、a 都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。同体性同体性问题问题4.放在光滑水平面上的物体，在水平拉力放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F作用作用下由静止开始运动，下由静止开始运动， (1)如果力如果力F逐渐减小到逐渐减小到0的过程中，物体的加速度将怎的过程中，物体的加速度将怎样变化样变化?速度将怎样变化速

5、度将怎样变化?(2)当力当力F减到减到0时，加速度为时，加速度为_,速度达到速度达到_ 加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失失.瞬时对应性瞬时对应性加速度减小，速度增大加速度减小，速度增大0最大最大问题问题5.如图：如图：一质量为一质量为1kg1kg的物体静置在光滑水平面上，的物体静置在光滑水平面上，0 0时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为2N2N的

6、力的力F F1 1，则，则(1) (1) 物体产生的加速度是多大？物体产生的加速度是多大？F1NGF2a2a1(2)(2)若在若在3s3s末给物体再加上一个大小也是末给物体再加上一个大小也是2N2N，方向水平向左，方向水平向左的拉力的拉力F F2 2，则物体的加速度是多大？则物体的加速度是多大？(3)3s(3)3s后物体的加速度为后物体的加速度为0 0，那是不是说，那是不是说3s3s后后F F1 1不再产生加速度不再产生加速度了呢？了呢？（2m/s2）（0） 物体受到几个力的作用时，每物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样

7、，加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的这个性质叫做力的独立性原理独立性原理。物体的加速度等于各个分力分别物体的加速度等于各个分力分别产生的加速度的产生的加速度的矢量和矢量和。独立性独立性F F合合 mama a 的方向与F 的方向总是相同F、m、a 是对同一个物体而言的a 和F 时刻对应：同时产生、同时消失、同时变化矢量性矢量性瞬瞬时性时性合外力质量加速度同体性同体性每个力各自独立地使物体产生一个加速度独立性独立性讨论：讨论：从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以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使物体产生加速度。可是我们用力提

8、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？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，答：没有矛盾， (1)(1)从平衡角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力从平衡角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力为为0 0，所以加速度也为，所以加速度也为0 0； (2)(2)从力的角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向从力的角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度，但相互抵上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度，但相互抵消，所以合加速度也是消，所以合加速度也是0 0G=mgFN下列说法正确的是：下列说法正确的是：1 1

9、、物体合外力减小时，加速度一定减小、物体合外力减小时，加速度一定减小2 2、物体合外力减小时，速度一定减小、物体合外力减小时，速度一定减小3 3、物体速度为零，合外力一定为零、物体速度为零，合外力一定为零4 4、物体合外力为零时，速度一定为零、物体合外力为零时，速度一定为零5 5、物体的运动方向一定跟合外力方向相同、物体的运动方向一定跟合外力方向相同6 6、物体的加速度方向一定跟合外力方向相同、物体的加速度方向一定跟合外力方向相同 练习一：练习一： 质量为质量为1kg 1kg 的物体受到两个大小分别为的物体受到两个大小分别为2N 2N 和和4N 4N 的共点力作用。则物体的加速度的共点力作用。

10、则物体的加速度大小可能是大小可能是A A、5m/s5m/s2 2 B B、3m/s3m/s2 2C C、2m/s2m/s2 2 D D、0.5m/s0.5m/s2 2 练习二：练习二：答案：答案：ABC正交分解法平行四边形法例：光滑水平面上有一个物体，质量是例：光滑水平面上有一个物体，质量是2 2，受到互成，受到互成120120o o角的两个水平力角的两个水平力F F1 1和和F F2 2的作用。这两个力的大小都是的作用。这两个力的大小都是10N10N，这个，这个物体的加速度是多大？物体的加速度是多大？F F1 1F F2 20 0F F有没有其他方法？0 0F F1 1F F2 2a a2

11、2a a1 1a a0 0F F1 1F F2 2F1xF1yF2xF2y- - - - - -) 600) 600 xy) 600) 600) 600汽车重新加速时的受力情况某质量为某质量为1100kg1100kg的汽车在平直路面上试车，当的汽车在平直路面上试车，当达到达到100km/h100km/h的速度时关闭发动机，经过的速度时关闭发动机，经过70s70s停停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为时牵引力为2000N2000N，产生的加速度应为多大？，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。假定试车过程中汽车受到的阻力不

12、变。汽车减速时受力情况GFNf阻阻f阻阻FFNG 课本例课本例1： 解解: 设汽车运动方向为正方向设汽车运动方向为正方向 关闭发动机后：关闭发动机后： 汽车水平受力如右图汽车水平受力如右图(1) 汽车初速汽车初速 v0=100km/h=27.8m/s 汽车末速汽车末速 v=0 汽车运动时间汽车运动时间 t=70s因此，汽车的加速度因此，汽车的加速度 有牛顿第二定律得汽车受到的阻力为有牛顿第二定律得汽车受到的阻力为负号表示与速度方向相反负号表示与速度方向相反f阻阻x图(1)减速时tvtvv001aN437s /m.kg437s70s /m8 .27kg1100tmvmaf201阻 重新启动后：汽

13、车水平受力如右图重新启动后：汽车水平受力如右图(2) F合合=F-f阻阻 =2000N-437N =1563N有牛顿第二定律得汽车的加速度为有牛顿第二定律得汽车的加速度为 加速度方向与汽车速度方向相同加速度方向与汽车速度方向相同f阻阻F图(2)加速时222s/m42. 1kgs/m.kg42. 1Kg1100N1563mFa合x1. 1.确定确定研究对象；研究对象；2. 2.对研究对象进行对研究对象进行受力分析受力分析3.3.求出求出合力；合力；( (力的合成法；正交分解法力的合成法；正交分解法) )4. 4.根据根据牛顿第二定律牛顿第二定律F=maF=ma建立方程并求解。建立方程并求解。思考

14、：在思考：在“探究加速度与力和质量的关系探究加速度与力和质量的关系”实验中，实验中，为什么只有当盘和砝码的质量为什么只有当盘和砝码的质量m远远小于小车和砝远远小于小车和砝码的质量码的质量M时，才有盘和砝码的总重力等于小车受时，才有盘和砝码的总重力等于小车受到的拉力？到的拉力？牛顿第二定律牛顿第二定律1 1、内容、内容: :物体加速度与合外力物体加速度与合外力F F合合成正比成正比. .与质量与质量m m成反比成反比. .加速度方向与合外力方向相同加速度方向与合外力方向相同. .小小 结结一、研究过程：控制变量法一、研究过程：控制变量法 二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律F F合合= =mama2

15、 2、公式：、公式：3 3、对牛顿第二定律的理解：、对牛顿第二定律的理解：同体性同体性矢量性矢量性瞬时性瞬时性独立性独立性牛顿第二定律牛顿第二定律小小 结结三、运用牛顿第二定律解题的一般步骤三、运用牛顿第二定律解题的一般步骤1 1、确定研究对象；、确定研究对象；2 2、对研究对象进行受力分析及运动状态分析；、对研究对象进行受力分析及运动状态分析；3 3、求出合力；、求出合力；4 4、根据牛顿第二定律、根据牛顿第二定律F=maF=ma建立方程并求解。建立方程并求解。 练习三：练习三：如图所示如图所示,质量为质量为4 kg的物体静止于光滑的水平面上的物体静止于光滑的水平面上,若物体受到大小为若物体

16、受到大小为20 ,与水平方向成与水平方向成60角斜向角斜向上的拉力上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的求物体的加速度是多大加速度是多大?(取取10 m/s2) 解：解：对物体进行受力分析，如图：对物体进行受力分析，如图： 在竖直方向上合力为零，在竖直方向上合力为零，在水平方向上，在水平方向上，F合合=Fcos由由牛顿第二定律牛顿第二定律得：得：cosFma 代入数据可解得物体的加速度代入数据可解得物体的加速度a=2.5 m/s2. 图1FmgFN4 4、一个物体质量为、一个物体质量为m m，放在一个倾角为，放在一个倾角为斜斜面上，物体从斜面顶端由静止开始加速

17、下滑面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑（1 1）若斜面光滑，求物体的加速度？）若斜面光滑，求物体的加速度？（2 2）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为，求，求物体的加速度？物体的加速度？ F FN Na aXF Ff fYF F2 2F F1 11)1)sing2 2）sincosgg 静止在光滑水平面上的木块受到一个方向不变、静止在光滑水平面上的木块受到一个方向不变、大小从某一数值逐渐减小的水平外力作用时，木大小从某一数值逐渐减小的水平外力作用时，木块将做块将做 ( ) ( )A.A.匀减速运动匀减速运动B.B.匀加速运动匀加速运动C.C.加速度逐渐减小的变加速运

18、动加速度逐渐减小的变加速运动D.D.加速度逐渐增大的变加速运动加速度逐渐增大的变加速运动C ( (广东高考广东高考单选单选) )建筑工人用如图所示建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70 70 kgkg的工人站在地面上，通过定滑轮将的工人站在地面上，通过定滑轮将20kg20kg的建筑材料以的建筑材料以0.5m0.5ms s2 2的加速度拉的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为的摩擦，则工人对地面的压力大小为( (取取10 m10 ms s2 2)( )( ) A.510 NB.

19、490 N C.890 ND.910 NB由受力求运动1.一个静止在光滑水平地面上的一个静止在光滑水平地面上的物体，质量是物体，质量是2kg，在，在10N的水的水平拉力作用下沿水平地面向右平拉力作用下沿水平地面向右运动。求物体在运动。求物体在4s末的速度和末的速度和4s内的位移。内的位移。2.题题1中如果物体与地面间的中如果物体与地面间的“动摩擦因数是动摩擦因数是0.2”。求物体。求物体在在4s末的速度和末的速度和4s内的位移，内的位移，g=10m/s2 。3.将例题将例题1中的中的“水平拉力水平拉力”改为改为“斜向上与水平方向成斜向上与水平方向成37角角”，大小仍为大小仍为10 N，其他条件

20、均不变，其他条件均不变，求物体在求物体在4s末的速度和末的速度和4s内的位内的位移。移。(sin37=0.6,cos37=0.8，g=10m/s2 。)4.例题例题1中如果物体与地面间的中如果物体与地面间的“动动摩擦因数是摩擦因数是0.2”。将。将“水平拉力水平拉力”改为改为“斜向上与水平方向成斜向上与水平方向成37角角”，大小仍为，大小仍为10N，其他条件均，其他条件均不变，求物体在不变，求物体在4s末的速度和末的速度和4s内的位移。内的位移。(sin37=0.6,cos37=0.8，g=10m/s2 。)5.一斜面一斜面AB长为长为3,倾角为倾角为7,一质量为一质量为kg的小物体从斜面顶端

21、的小物体从斜面顶端A点由静止开始下滑点由静止开始下滑,如图所示如图所示: (1)若斜面与物体间光滑若斜面与物体间光滑,求小物体下滑到斜面求小物体下滑到斜面底端底端B点时的速度及所用时间点时的速度及所用时间. (2)若斜面与物体间的动摩擦因数为若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物求小物体下滑到斜面底端体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时点时的速度及所用时间间.(sin37=0.6,cos37=0.8，g=10m/s2 。 )BA一、已知受力情况确定运动情况一、已知受力情况确定运动情况1. 1.受力分析受力分析2. 2.求合力（求合力（平行四边形定则；正交分解法平行四边形定则；正交分解法）3

22、.3.求加速度求加速度(F=ma(F=ma) )4. 4.确定运动情况（确定运动情况（运动学方程运动学方程）6.从静止开始做匀加速直线运动的汽车，从静止开始做匀加速直线运动的汽车，经过经过t=10s，发生位移，发生位移x=30m已知汽已知汽车的质量车的质量m=4103kg，牵引力，牵引力F=5.2103N求：求： （1）汽车运动的加速度大小；）汽车运动的加速度大小； （2）运动过程中汽车所受的阻力大小）运动过程中汽车所受的阻力大小.二、已知运动情况确定受力情况二、已知运动情况确定受力情况1. 1.已知运动情况已知运动情况2. 2.求加速度（求加速度（运动学方程运动学方程）3.3.求合外力求合外

23、力(F=ma(F=ma) )4. 4.确定受力情况（确定受力情况（正交分解法；平行四边形定则正交分解法；平行四边形定则）8.质量为质量为40kg的物体静止在水平面的物体静止在水平面上上,当在当在400N的水平拉力作用下由的水平拉力作用下由静止开始经过静止开始经过16m时时,速度为速度为16m/s,求物体受到的阻力是多少求物体受到的阻力是多少?10.如图所示，物体以初速沿斜面上如图所示，物体以初速沿斜面上滑时加速度大小为滑时加速度大小为6m/s2，沿斜面，沿斜面自由下滑时加速度大小为自由下滑时加速度大小为4 m/s2，试求物体与斜面间的动摩擦因数以试求物体与斜面间的动摩擦因数以及斜面的倾角。及斜

24、面的倾角。 重力不可突变重力不可突变 摩擦力可突变摩擦力可突变 弹力：弹力： 微观形变微观形变-可突变（轻绳中的拉力、可突变（轻绳中的拉力、支持力、压力）支持力、压力） 宏观形变宏观形变-不可突变（弹簧的弹力、不可突变（弹簧的弹力、橡皮绳的拉力）橡皮绳的拉力） 如图所示，质量均为如图所示，质量均为m m的的A A、B B两球用轻弹簧两球用轻弹簧连接，连接，A A球用细线悬挂起来，两球均处于静球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂止状态，如果将悬挂A A球的细线剪断，此时球的细线剪断，此时A A和和B B两球的瞬时加速度各是多少？两球的瞬时加速度各是多少？aA=2g，方向竖直向下，方向

25、竖直向下aB=0 ( (大纲全国大纲全国高考高考单选单选) )如图所示，轻弹如图所示，轻弹簧上端与一质量为簧上端与一质量为m m的木块的木块1 1相连，下端与另相连，下端与另一质量为一质量为M M的木块的木块2 2相连，整个系统置于水平相连，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，设抽出木板的瞬木板沿水平方向突然抽出，设抽出木板的瞬间，木块间，木块1 1、2 2的加速度大小分别为的加速度大小分别为a a1 1、a a2 2。重力加速度大小为重力加速度大小为g g。则有。则有( )( )A.aA.a1 1=0=0，a a2 2=g B.a=g B.a1 1=g=g，a a2 2=g=gC.aC.a1 1=0=0，a a2 2= g D.a= g D.a1 1=g=g，