牛顿第二定律.ppt

1、牛顿第二定律,高中物理必修1,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,引入：物体运动状态的改变需要有力的作用，物体运动状态改变的快慢（加速度），不仅与物体所受力有关，还与物体的惯性（质量）有关。牛顿第二定律揭示了加速度与质量的关系。,事实告诉我们，物体的质量一定时，受力越大，其加速度越大;物体受力一定时，它的质量越小，加速度也越大。 如何定量的描述物体的加速度与它所受的力，它的质量的关系呢？ 通过实验探究这两个问题：,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,实验的总思路-控制变量法,1、保持质量m不变，探究：加速度和力的关系,2、保持力F不变，探究：加速度和质量的关系,实验设计,实验中物理量如

2、何反映？,小车的质量,钩码的重量即车所受拉力,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,如何求加速度？,x,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。,加速度和力的关系,保持质量m不变,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,1,2,实验 演示,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,二、加速度与质量的关系,实验的基本思路：保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。,保持物体所受的力F不变。,新课,实验:探究加速度与力、质

3、量的关系,1、研究前提： 拉力F一定(即保持砝码个数一定),3、结论：F一定时，a与成正比,2、演示过程及测出的数据（参考）,1,2,实验 演示,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,实验结论：,结论1： M一定时，,结论2：F一定时，,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,实验分析：我们认为物体所受合力为钩码的重力，必须有前提： 1、没有摩擦力的影响。（想想如何做？） 2、钩码的重力远小于小车的质量。,实验注意事项：,新课,实验:探究加速度与力、质量的关系,M一定时，,F,实验应得结果,平衡摩擦过度,未平衡摩擦或平衡不够,本实验要求钩码的重力远小于小车的质量。,a,实验应得结果,新课,牛

4、顿第二定律,1牛顿第二定律的表述：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比, 加速度的方向跟作用力的方向相同。,2牛顿第二定律的数学表达式：,比例常数k与式中物理量单位的选取有关，若各量的单位均用国际单位制中单位，则k=1. （1）牛顿（N）力的规定：使质量为1kg的物体产生1ms2的加速度的力，叫做1N （2）牛顿第二定律：F= ma（各量用国际制单位）,新课,牛顿第二定律,对牛顿第二定律的理解 定律中的三个理解 “受”是指物体所受的力，而非该物体对其他物体所施加的力。 “合”是指物体所受的所有外力的合力，而非某一分力或某些分力的合力 “外”是指物体所受的外力，而非内力（即物体内部

5、各部分间的相互作用力，如一列火车各车厢间的拉力）。,新课,牛顿第二定律,牛顿第二定律确定了三个关系 大小关系：aF/m，加速度的大小与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比 方向关系：加速度的方向与合外力的方向相同 单位关系；Fkma中，只有当公式两边的物理量均取国际单位制中的单位时，比例系数k才等于 1，公式才可简化为 F合ma。 因果关系:力是因,加速度是果.即:力是产生加速度的原因.,新课,牛顿第二定律,牛顿第二定律反映了加速度和力的五条性质 同体性F合、m和a都是相对于同一物体而言的 矢量性牛顿第二定律是一个矢量式，求解时应先规定正方向 独立性作用在物体上的每个力都将独立地产生各自

6、的加速度，合外力的加速度即是这些加速度的矢量和 同时性加速度随着合外力的变化而同时变化 瞬时性牛顿第二定律是一个瞬时关系式，它描述了合外力作用的瞬时效果如果合外力时刻变化，则牛顿第二定律反映的是某一时刻加速度与力之间的瞬时关系,1.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是 ( ) A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成正比 B.由m=F/a可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运动的加速度成反比 C.由a=F/m可知,m一定时物体的加速度与其所受合力成正比,F一定时与其质量成反比 D.由m=F/a可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它

7、所受的合力而求出,新课,牛顿第二定律,CD,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，可是当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时，却推不动它，这是因为（ ） A 牛顿定律不适用于静止物体 B 根据a =F/m ，加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到 C 推力小于静摩擦力，加速度是负值 D 重力、地面支持力、推力和静摩擦力的合力等于零，根据牛顿第二定律，加速度等于零，所以原来静止的桌子还是静止的,新课,牛顿第二定律,D,一辆小车在水平牵引力的作用下匀速前进，若牵引力逐渐减小，则小车的运动情况是（ ） A 加速度逐渐减小的加速运动 B 仍是匀速运动 C 减速运动 D 不能确定

8、,C,新课,牛顿第二定律,如图所示，沿平直轨道运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度。当旅客看到弹簧的长度变短时，对火车的运动状态判断可能正确的是（ ） A 火车向右运动，速度在增加中 B 火车向右运动，速度在减小中 C 火车向左运动，速度在增加中 D 火车向左运动，速度在减小中,新课,牛顿第二定律,AD,如图所示,物体P以一定的初速度v沿光滑水平面向右运动,与一个右端固定的轻质弹簧相撞,并被弹簧反向弹回.若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定律,那么在P与弹簧发生相互作用的整个过程中 ( ) A.P的加速度大小不断变化,方向也不断变化 B.P的加速度大小不断变化,但方向

9、只改变一次 C.P的加速度大小不断改变,当加速度数值最大时,速度最小 D.有一段过程,P的加速度逐渐增大,速度也逐渐增大,新课,牛顿第二定律,C,新课,牛顿第二定律,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，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。,分析：由于路面水平，汽车在竖直方向受到的重力与地面的支持力大小相等，方向相反，合力为0，所以只需要考虑汽车在水平方向的运动。在水平方向上，只有牵引力和阻力，使汽车产生加速度的力是这两个力的合力。,新课,牛顿第二定律,在试

10、车的第一阶段，已知初速度和末速度，可以求出加速度，进而由牛顿第二定律可以求出汽车受到的阻力。,取汽车运动的方向为正方向，则： 初速度0=100km/h=27.8m/s，末速度为0，滑行时间t=70s。因此加速度为：,汽车受到的阻力为,负号表示阻力的方向与汽车原来运动方向相反。,重新起步并加速后，汽车除了受到上述阻力外，还受到牵引力F，汽车所受的合外力为：,由牛顿第二定律可得汽车的加速度,加速度的方向与汽车原来速度的方向相同。,新课,牛顿第二定律,一个物体，质量是2kg，受到互成1200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？,分析（1）这个问题是求物体

11、的加速度，自然会想到由牛顿第二定律F=ma可以得到 。但是，这个问题中作用在物体上的是两个力F1和F2，应该怎样处理？,新课,牛顿第二定律,（2）两个不在一条直线上的力，求它们的合力时可以把它们在各个坐标轴上的投影分别相加。这时，恰当地选取坐标轴的方向能够使问题简化。在这个问题中应该怎样建立坐标系？,解：以合力的方向为x轴正方向，建立直角坐标系。分别求出F1和F2在x轴和y轴方向上的分量，它们的分力为,F1和F2在和y轴方向上的分力F1y和F2y大小相等，方向相反，相互抵消。它们在x轴方向的分力方向相同，F1x和F2x的合力就是F1和F2的合力，即,新课,牛顿第二定律,加速度方向与F合相同。,

12、应用牛顿第二定律的基本步骤,3.选取正方向，列方程,画好受力图后，要规定正方向或建立直角坐标系，把各力分解，然后列出牛顿第二定律的表达式. 4.解方程、检验.求出结果后，要养成检验的好习惯，看看结果是否符合题意或实际情况.,1.明确研究对象,根据题意选取某一物体作为研究对象，往往是解题的第一要点. 2.分析物体的受力和运动状态,通过把研究对象隔离出来(隔离法)，抓住力的本质特征，按顺序分析受力情况,再弄清物体是如何运动的?分析的同时画出物体受力及运动过程的示意图,新课,牛顿第二定律,基本题型,1.应用牛顿第二定律解题的基本题型可分两类： 一、已知受力情况求解运动情况； 二、已知运动情况求解受力情况.,2.解题思路：,新课,牛顿第二定律,解：依题意作图：,由图可知合力F为：,F =2F 1cos300 =250cos300N= 250 0.866N=87N,新课,牛顿第二定律,解：在阻力作用下电车做匀减速运动，由匀变速直线运动规律可求出电车的加速度a：,电车所受的阻力：,负号表示阻力的方向与初速度的方向相反。,新课,牛顿第二定律,3、如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中