第5章第2节牛顿第二定律

1、什么是物体运动状态的改变？什么是物体运动状态的改变？物体运动状态发生改变与哪些因物体运动状态发生改变与哪些因素有关？素有关？力是物体运动状态发生改变的原因力是物体运动状态发生改变的原因。 当物体的运动状态发生改变时，物体具有当物体的运动状态发生改变时，物体具有加速度。加速度。 力是使物体产生加速度的原因。力是使物体产生加速度的原因。物体运动状态物体运动状态改变改变还与质量有关还与质量有关a-控制变量法控制变量法F-外因外因m-内因内因m不变不变,探究探究a与与F关系关系F 不变不变,探究探究a与关系与关系m 录象一录象一录象二录象二1.实验目的实验目的: 研究加速度（研究加速度（a）、力（）、

2、力（F）、）、 质量（质量（m ） 的关系的关系3. 器材器材: 小车、一端小车、一端带有定滑轮带有定滑轮的长木板、的长木板、砝码、细绳、砝码、细绳、打点记时器、打点记时器、交流电源等交流电源等2.方法方法: 控制变量法控制变量法m不变不变,探究探究a与与F关系关系F 不变不变,探究探究a与关系与关系m 一、探究式实验：验证牛顿第二定律一、探究式实验：验证牛顿第二定律4步骤步骤3 3电火花打点计时器打不出点电火花打点计时器打不出点? ?导电纸盘导电纸盘2 2平衡平衡摩擦摩擦5.实验过程中应注意的问题实验过程中应注意的问题要求挂钩要求挂钩m远远小于小车质量远远小于小车质量设计表格方案6.实验结论

3、和图像处理实验结论和图像处理质量一定研究质量一定研究a与与F间的关系间的关系FaFFaa或2121外力一定研究外力一定研究m与与F间关系间关系mammaa11221 或或maFmFa 或或F=kmaF=kmaa变为变为2倍的方法？倍的方法？aFa1ma-F图像的斜率为1ma-1/m图像的斜率为F探究探究a与与m、F的关系的关系aF1am1.1.内容物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质内容物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。量成反比。二、牛顿第二运动定律：二、牛顿第二运动定律：公式表示：公式表示：F=kma1牛=1千克 米/秒2 如果每个物理量都采用国际单位，则如果每个物理量都采用

4、国际单位，则k1； 则则 F=ma在国际单位制中，力的单位（牛顿）的定义：在国际单位制中，力的单位（牛顿）的定义：使质量为使质量为1千克的物体产生千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做的加速度的力叫做1牛顿。牛顿。说明：说明：比例系数比例系数k与公式中物理量单位选择有关。与公式中物理量单位选择有关。当物体受到多个力时，牛顿第二定律的数学公式为：当物体受到多个力时，牛顿第二定律的数学公式为：F合合=maF静静2表达式：表达式：Fma3适用范围适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面面_或或_的参考系的参考系(2)牛顿第二定律只适用于牛

5、顿第二定律只适用于_物体物体(相对于分子、相对于分子、原子等原子等)、_运动运动(远小于光速远小于光速)的情况的情况静止静止匀速直线运动匀速直线运动宏观宏观低速低速提示：提示：不对物体的质量与受力、运动情况不对物体的质量与受力、运动情况无关无关4.牛顿第二定律牛顿第二定律“五性五性”a与与F合合的方向相同，与的方向相同，与v方向不一定同方向不一定同 同生同灭同变化同生同灭同变化a、F合合、m对应同一物体对应同一物体指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，我们加速度，与物体是否受其他力的作用无关，我们常称之为力的独

6、立作用原理合力的加速度即是常称之为力的独立作用原理合力的加速度即是这些加速度的矢量和这些加速度的矢量和矢量性矢量性瞬时性瞬时性同体性同体性独立性独立性因果性因果性F合合=maF合合是原因，是原因，a是结果，是结果，a随随F合合变化而变化变化而变化F合合amFa1MFa2M+mFa=?二、解答动力学的两类基本问题的方法和步骤二、解答动力学的两类基本问题的方法和步骤1动力学两类基本问题的分析流程图动力学两类基本问题的分析流程图特别提示：特别提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的用加速度的“桥梁桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律作用，将运

7、动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关键，是解决这类问题的相结合，寻找加速度和未知量的关键，是解决这类问题的思考方向思考方向2基本方法基本方法(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程再分别研究每一个物理过程(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并画出示意图图中应注明力、速度

8、、加速分析，并画出示意图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力物体和受度的符号和方向对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有 (3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果结果3应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选明确研究对

9、象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体出被研究的物体 (2)分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析图，分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程明确物体的运动性质和运动过程(3)选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方程求解，必要时还列方程求解，必要时还要对结果进行讨论要对结果进行讨论例例1：质量为：质量为8 103千克的汽车，在水平的公路上沿直线行驶，

10、千克的汽车，在水平的公路上沿直线行驶，汽车的牵引力为汽车的牵引力为1.45 104牛，所受阻力为牛，所受阻力为2.5 103牛牛求：汽车前进时的加速度求：汽车前进时的加速度解题步骤：解题步骤：研究对象：研究对象： 汽车汽车.受力分析受力分析建立坐标系建立坐标系由由F合合ma列方程列方程解得：解得：a.解解:对对 ,受力分析如图受力分析如图. 建立如图所示坐标系建立如图所示坐标系.由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得:解得解得:解题格式：解题格式：F-f=maNGFf汽车汽车a=1.5 m/s2 例例2：滑冰者的质量为：滑冰者的质量为60kg，冰刀和冰面之间，冰刀和冰面之间的摩擦因数为的摩擦因数为0

11、.015。如果滑冰者停止用力。如果滑冰者停止用力后，在平滑的水平冰面前后，在平滑的水平冰面前30m才停止，求才停止，求滑冰者停止用力时的速度为多少？滑冰者停止用力时的速度为多少？ 3.用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤：用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤： （1）确定研究对象；）确定研究对象； （2）进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图；）进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图； （3）建立坐标系，即选取正方向，根据定律列方程；）建立坐标系，即选取正方向，根据定律列方程； （4）统一已知量单位，代值求解；）统一已知量单位，代值求解； （5）检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解

12、）检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解.三、力学单位制三、力学单位制1单位制：由单位制：由_单位和单位和_单位一起组成了单位一起组成了单位制单位制2基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是七个，其中力学有三个，它们是_、_、_，它们的单位分别是，它们的单位分别是_、_、_3导出单位：由基本量根据导出单位：由基本量根据_推导出来的推导出来的其他物理量的单位其他物理量的单位4国际单位制中的基本物理量和基本单位国际单位制中的基本物理量和基本单位基本基本导出导出长度长度质量质量时间时间米米千克千克秒秒物理关系物理关系物理量名称物理

13、量名称物理量符物理量符号号单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度l米米m质量质量m千克千克kg时间时间t秒秒s电流电流I安安培培A热力学温度热力学温度T开开尔文尔文K物质的量物质的量n摩摩尔尔mol发光强度发光强度I坎坎德拉德拉cd例例2：某静止物体受一对平衡力作用，现将其中一个力：某静止物体受一对平衡力作用，现将其中一个力先减小到零后再增大恢复到原来的大小，方向保持，先减小到零后再增大恢复到原来的大小，方向保持，另一个力保持不变，试分析在此过程中，该物体的加另一个力保持不变，试分析在此过程中，该物体的加速度和速度变化情况如何？速度和速度变化情况如何？例例1：质量一定的物体在合力质量一定的物

14、体在合力F作用下从静止开始运动，作用下从静止开始运动，若合力若合力F恒定不变，则运动的加速度恒定不变，则运动的加速度，运动的速度将运动的速度将；若合力；若合力F逐渐减小直逐渐减小直至零，则运动的加速度将至零，则运动的加速度将，运动的速，运动的速度将度将。（填变大、变小或不变）。（填变大、变小或不变）变力分析变力分析四、经典题型探究四、经典题型探究例例3：一质量为：一质量为2kg的物体，受到的物体，受到F1=6N，F2=5N，F3=4N三力的作用处于静止状态，若将三力的作用处于静止状态，若将F1撤去，撤去，物体的加速度为物体的加速度为 ，其方向，其方向。例例4：一物体在光滑的水平面上运动，在拉力

15、：一物体在光滑的水平面上运动，在拉力F1的作用下，它的速度在的作用下，它的速度在0.3秒内从秒内从0.2m/s增大增大到到0.4m/s，在拉力，在拉力F2的作用下，它的速度在的作用下，它的速度在0.2s内从内从0.5m/s增大到增大到0.8m/s。求拉力。求拉力F1 和和F2的比值的比值 如图所示，质量为如图所示，质量为m的人站在的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度自动扶梯上，扶梯正以加速度a向向上减速运动，上减速运动，a与水平方向的夹角与水平方向的夹角为为.求人所受到的支持力和摩擦求人所受到的支持力和摩擦力力正交分解法的应用正交分解法的应用【解析】【解析】法一：建立如图所示的坐标系，并将加速法

16、一：建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平方向加速度度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度和竖直方向加速度ay，则，则axacos，ayasin.由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F静静max，mgFNmay，解得解得F静静macos，FNm(gasin)法二：以人为研究对象，受力分析如图法二：以人为研究对象，受力分析如图7所示因所示因摩擦力摩擦力F为待求，且必沿水平方向，设为水平向为待求，且必沿水平方向，设为水平向右建立如图所示坐标系，并规定正方向右建立如图所示坐标系，并规定正方向根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得x方向：方向：mgsinFNsinFcosmay方向：方向：mgcos

17、FsinFNcos0由由两式可解得两式可解得FNm(gasin)，Fmacos.F为负值，说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为为负值，说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左水平向左质量为质量为2 kg的物体在水平推力的物体在水平推力F的作用下沿水平面做的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去直线运动，一段时间后撤去F，其运动的，其运动的vt图象如图象如图所示图所示g取取10 m/s2，求：，求：牛顿第二定律与牛顿第二定律与vt图象图象(1)物体与水平面间的动摩擦因数；物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力水平推力F的大小；的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小内物体运动位

18、移的大小【思路点拨】【思路点拨】先根据先根据vt图象求出物体的加速图象求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律列方程即可度，再应用牛顿第二定律列方程即可【答案】【答案】(1)0.2(2)6 N(3)46 m 如图甲所示，一质量如图甲所示，一质量为为m的物体系于长度分别为的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，的两根细线上，L1的的一端悬挂在天花板上，与竖一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为直方向夹角为，L2水平拉水平拉直，物体处于平衡状态求直，物体处于平衡状态求解下列问题：解下列问题：瞬时加速度的计算瞬时加速度的计算题型四题型四(1)现将线现将线L2剪断，求剪断剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速

19、度的瞬间物体的加速度(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L1换成长度相同换成长度相同(挂挂m后后)，质量不计的轻弹，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速的瞬间物体的加速度度【思路点拨】【思路点拨】弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会突然改变突然改变【答案】【答案】(1)大小为大小为gsin，方向垂直于，方向垂直于L1斜向斜向下下(2)大小为大小为gtan，方向水平向右，方向

20、水平向右变式训练变式训练如图轻弹簧上端与一质量为如图轻弹簧上端与一质量为m的木块的木块1相连，下端相连，下端与另一质量为与另一质量为M的木块的木块2相连，整个系统置于水平放置的光相连，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，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，木块设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为的加速度大小分别为a1、a2.重力重力加速度大小为加速度大小为g.则有则有 ()C例例1：一个质量为：一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用，这两个力的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为的大小分别为2N和和6

21、N，当两个力的方向发生变化时，物体的，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为：加速度大小可能为：( ) A 1ms2 B 2ms2 C 3ms2 D 4ms2例例2:将一物体竖直上抛，它所受重力是将一物体竖直上抛，它所受重力是10N，运动中所受空气，运动中所受空气阻力为阻力为2N，则上升、下降过程中，加速度大小之比为（，则上升、下降过程中，加速度大小之比为（ ）A、1：1 B、3：2 C、2：3 D、4：1例例3： 重重 10N 的物体以速度的物体以速度 v 在水平粗糙桌面上向左运动，在水平粗糙桌面上向左运动，物体与桌面之间的动摩擦因数为物体与桌面之间的动摩擦因数为 0.1, 现给物

22、体施加水平向右现给物体施加水平向右的拉力的拉力F，大小为，大小为20N，则物体受到的摩擦力为，则物体受到的摩擦力为 ，产生，产生的加速度为的加速度为 (取取g=10m/s2 ).例例4：如右图所示，如右图所示，ADAD、BDBD、CDCD是竖直平面内三根固定的光滑是竖直平面内三根固定的光滑细杆，细杆，A A、B B、C C、D D位于同一圆周上，位于同一圆周上，A A为圆周的最高点，为圆周的最高点，D D为最为最低点，每根杆上都套有一个小滑球低点，每根杆上都套有一个小滑球( (图中未画出图中未画出) )三个滑球分三个滑球分别从别从A A、B B、C C处释放，初速度为零，用处释放，初速度为零，用t t1 1、t t2 2、t t3 3分别表示各分别表示各滑环到达滑环到达D D处所用的时间，则处所用的时间，则( () )At1t2t3 Bt1t2t3Ct3t1t2 Dt1t2