《牛顿第二定律》课件.ppt

1、优秀课件，精彩无限！,1,第四章第3节 牛顿第二定律,优秀课件，精彩无限！,2,思考1,m 一定时,a F,F 一定时,F ma,F =kma,优秀课件，精彩无限！,3,一、牛顿第二定律,1.内容： 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的 质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同,2.表达式：F=kma，F为物体所受,合力,3.比例系数k,(1)在F=kma中，k的选取有一定的,任意性,使质量为的物体产生_加速度 的力，为 ,即1N=,1Kg,1m/s2,1N,1Kg m/s2,(2)在国际单位制中k=,1,始于1960,优秀课件，精彩无限！,4,优秀课件，精彩无限！,5,牛顿第二定

2、律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律，还应从以下几个方面深刻理解. 1.因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0（无论合力多么小），物体就产生加速度. 2.矢量性 F=ma是一个矢量式，加速度与合力都是矢量.物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同（同向性）.,二、对牛顿第二定律深入理解,优秀课件，精彩无限！,6,3.瞬时性 加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失. 4.同体性 F=ma中F、m、a都是对同一物体而言的.,5.独立性 作用在物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体

3、的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和. 牛顿第二定律的分量式为Fx=max，Fy=may. 6.相对性 物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的.,优秀课件，精彩无限！,7,（1）力与加速度为因果关系，力是因，加速度是果，力与加速度无先后关系. (2)关系式 可以计算物体的质量，但物体的质量与合外力及加速度无关.,优秀课件，精彩无限！,8,两类问题： 已知物体受力的情况，确定物体运动情况。 已知物体的运动情况，确定物体受力情况。,解题思路：,牛顿运动定律的应用,加速度a,运动学公式,运动情况,受力情况,牛顿第二定律,加速度a,牛顿第二定律,运动学公式,三 、动力学的两

4、类基本问题,优秀课件，精彩无限！,9,例1一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N.问物体在4 s末的速度和4 s内发生的位移,解:由牛顿第二定律 F合=ma， 可以求出物体的加速度 a=F合/m=(F-f)/m =1.1 m/s2,求出了物体的加速度a，由运动学公式就可以求出4s末的速度 v=at=1.14 m/s=4.4 m/s， 4s内发生的位移x. x=1/2at2=0.51.116 m=8.8 m.,优秀课件，精彩无限！,10,例2一个滑雪的人，质量是75kg,以v0=2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山

5、坡的倾角=300。在t=5s的时间内滑下的路程 x=60m。求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气）。,优秀课件，精彩无限！,11,解：如图所示建立坐标系，把重力G沿x轴方向和y轴 方向进行分解，得到： Gx=mgsin，Gy=mgcos， 人沿山坡做匀加速运动，由运动学公式： x=v0t+1/2at2 解出 a=2(x-v0t)/t2， a4 m/s2,根据牛顿第二定律得： F阻=Gx-ma=mgsinma 代入数值得：F阻67.5 N.,优秀课件，精彩无限！,12,1.例2中物体受力方向较为复杂，建立平面直角坐 标系后，就可以用Gx和Gy代替G，使解题方便。 2.因为加速度方向就是物体所受合外

6、力的方向， 所以以加速度的方向为正方向，会给分析问题带来 很大方便。,提示,优秀课件，精彩无限！,13,四、必会的几个问题,1、平面上的问题,2、斜面的上的问题,3、竖直方向的问题,7、临界问题,4、连接体问题,6、瞬时加速度问题,5、传送带问题,优秀课件，精彩无限！,14,1、光滑平面,a=0 静止或匀速直线,匀变速直线运动,题型1平面上的问题,优秀课件，精彩无限！,15,2（1）粗糙平面,F=f=mg,=ma,a=g,物体做匀减速运动,优秀课件，精彩无限！,16,2（2）粗糙平面,匀变速直线运动,优秀课件，精彩无限！,17,例1如图，质量为2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的动摩

7、擦因数为0.2，现对物体施加一个大小 F=5N与水平方向=370角的斜向上的拉力(如图 g=10m/s2 )，求： （1）若4s后撤去拉力F，则物体还能滑行多远？ （2）物体运动的总时间？ （3）画出物体运动过程中速度时间图像？,优秀课件，精彩无限！,18,1、光滑斜面,物体沿 斜面向下滑,物体沿 斜面向上滑,结论：物体向下时做匀加速直线运动 物体向上时做匀减速直线运动,方向：沿斜面向下,方向：沿斜面向下,题型2斜面的上的问题,优秀课件，精彩无限！,19,2.粗糙斜面，不加其它力,物体沿 斜面向下滑,物体沿 斜面向上滑,方向：沿斜面向下/向上,结论：物体向下运动时做匀变速直线运动 物体向上运动

8、时做匀减速直线运动,方向：沿斜面向下,优秀课件，精彩无限！,20,3、粗糙斜面，加其它力,F,优秀课件，精彩无限！,21,【例】如图所示，一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为=30光滑的斜面BC连接，一小滑块从水平面上 的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动。运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。已知AB间的距离s=5m，求： （1）小滑块与水平面间的动摩擦因数； （2）小滑块从A点运动到地面的时间；,t=4.1s,练习有一长为40m、倾角为30的斜面，在斜面中点， 一物体以12m/s的初速度和6m/s2的加速度匀减速上滑，问经多少时间物体滑到斜面底端？ （g=10

9、m/s2 ),t=6s,优秀课件，精彩无限！,22,1、无空气阻力,特点：只受重力,a=g,方向竖直向下,从初速度 角度可分,自由落 体运动,竖直上 抛运动,以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为-g的匀减速直线运动。,题型3竖直方向的问题,【例3】从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移(g=10m/s2)。,优秀课件，精彩无限！,23,2、有空气阻力，且大小不变,特点：受重力 空气阻力，与速度方向相反,物体向 上运动,物体向 下运动,F合=mg+f=ma,F合=mg-f=ma,a=g+f/m,a=g-f/m,方向向下,方向向下

10、,优秀课件，精彩无限！,24,【例4】将物体竖直上抛，假设运动过程中空气阻力不变，其速度时间图象如图所示，则物体所受的重力和空气阻力之 比为（） A1:10B10:1 C9:1 D8:1,t/s,优秀课件，精彩无限！,25,连结 体：两个(或两个以上)物体相互连结参与运动的系统。 内力与外力： 连结体间的相互作用力叫内力； 外部对连结体的作用力叫外力。,外力,内力,题型4简单的连接体问题,优秀课件，精彩无限！,26,【 例5】如图所示，质量为2kg 的正方体A和质量为1kg 的正方体B两个物体靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平力F=30N推A，求A对B作用力的大小。,A,F,F合 =F =

11、30N,先分析AB整体的受力情况：,B,AB,G,N,F,再分析B的受力情况：,B,GB,NB,FB,FB =mBa=10N,优秀课件，精彩无限！,27,【例6】如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为8N，求水平拉力F的最大值。,F,m2,m1,先分析m2 的受力情况：,G2,N2,T,再分析m1m2整体受力情况：,m1 m2,G,N,F,F =(m1+m2)a=24N,优秀课件，精彩无限！,28,练习1,再分析B的受力情况：,B,GB,NB,FB,FB合 =

12、FB-fB=m2a,fB,FB =fB+m2a,fB =NB=m2g,如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物 体A和 B，它们的质量分别为m1 和m2 ，与地面间的动摩擦因 数都是，现用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地 面向前运动，则A对B的作用力为多大？,A,F,B,优秀课件，精彩无限！,29,m2,练习2,如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体叠放 在一起，放在水平面，m1 与m2、m1与水平面间的动摩擦因 数都是0.3，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面 运动，要使m1 和m2之间没有相对滑动，水平拉力F最大为 多大？,G2,N2,f2,先分析m

13、2的受力情况：,f2 =N2=m2g=3N,f2 =m2a,m1,m2,F,再对整体为对象，有,优秀课件，精彩无限！,30,【例7】如图所示水平传送带长L=16m，始终以v=4m/s的速度顺时针转动，现将一个小物体从传送带的左端由静止释放，已知物体与传送带间的动摩擦因数=0.2，g取10m/s2,求物体从传送带的左端运动到右端所需的时间。,题型5传送带问题,优秀课件，精彩无限！,31,解：设物体质量为m，加速到速度v所需时间为t1,前进的位移 为x，由牛顿第二定律有,f=ma,得 a=g=2m/s2,而f=N=mg,由匀变速直线运动公式有 v=at1 x=at12/2,得 t1=2s x=4m

14、,因xL，故物体以后将做匀速运动有,Lx=vt2,得 t2=3s,故物体运动总时间t=t1+t2=5s,优秀课件，精彩无限！,32,例8如图所示，传送带与地面的倾角370，从A到B长 度为16m，传送带以10 m /s的速度运行。在传送带上端A 无初速地放一个质量为0.5 kg的物体，它与传送带之间的 0.5,求物体从A到B的时间 ？,解：当传送带顺时针转动时物体受力分析如图,mgsin-f=ma1,沿斜面方向由牛顿第二定律有,垂直斜面方向由平衡条件有,N-mgcos=0,而 f=N,综合得 a1=2m/s2,由匀变速直线运动公式有,x=a1t2/2,得 t=4s,优秀课件，精彩无限！,33,

15、mgsin+f=ma2,沿斜面方向由牛顿第二定律有,垂直斜面方向由平衡条件有,N-mgcos=0,而 f=N,综合得 a2=10m/s2,物体加速到与传送带相对静止用时t1,v=a2t1,t1时间内物体下滑位移,x1=a2t12/2,得t1=1s x1=5m,由于x1x，以后以加速度a1加速运动,x-x1=vt2+a1t22/2,得 t2=1s,故t=t1+t2=2s,当传送带逆时针转动时物体受力分析如图,优秀课件，精彩无限！,34,例9如图所示，是一辆汽车在两站间行驶的速度图像，汽车所受到的阻力大小为2000N不变，且BC段的牵引力为零，已知汽车的质量为4000kg，则汽车在BC段的加速度大

16、小为 ， OA段汽车的牵引力大小为 。,题型6与图象结合的问题,优秀课件，精彩无限！,35,例10物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是 mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为A和B。用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示。利用图象 求出A、B两物体与水平面之间动摩擦因数A和B的数值。,优秀课件，精彩无限！,36,例11如图所示，当剪断AB、OB舜时，求两图中小球的加速度。,题型7瞬时加速度问题,优秀课件，精彩无限！,37,例12如图所示，A、B两物体的质量分别为M和m，中间 用轻弹簧相连，物体与水平面间的摩擦因数为，在水平拉力作

17、用下，A、B一起以加速度a向右作匀加速直线运动。试求突然撤去拉力的瞬间，两物体的加速度各为多大。,答案：,【练习】一块木板上叠放着两个物体（如图所示），它们的质量关系为M2m，中间用一轻弹簧联结，并处于静止状态。突然抽去木板，此时上、下两物体的加速度各为( ) A、g, 2g; B、0，g C、0，2g； D、0，1.5g。,优秀课件，精彩无限！,38,题型8加速中的临界问题,例13一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为=53的斜面 顶端如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10ms2的加速度向右运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力,优秀课件，精彩无限！,39

18、,点评：用极限法分析临界状态,解析：令小球处在离开斜面的临界状态时，斜面向右的加速度为a0，此时小球受力分析如图,由于,所以小球会离开斜面，受力情况变为,Tsin=mg Tcos=ma,N=0,优秀课件，精彩无限！,40,练习1一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为=53的斜面顶端如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以5m/s2的加速度向左运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力 （g取10m/s2）,解析：令绳处在刚好松弛的临界状态时，斜面向左的加速度为a0，此时小球受力分析如图,所以绳未松弛，球仍在原位置其受力情况为,得：N2N，T1N,优秀课件，精彩无限！,41,分析：当托板与重物分离时，托板对重物没有作用力，重物与托板具有相同