高中物理必修1牛頓第二定律.ppt

1、牛 頓 第 二 定 律,1、牛頓第二定律的實驗過程,2、牛頓第二定律的推導(dǎo)及意義,3、牛頓第二定律的運用,1、什么是物體運動狀態(tài)的改變？其原因是什么？,2、物體運動狀態(tài)改變除了與力有關(guān)，還與哪些因素有關(guān)？,物體運動狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化；其原因是受到了力的作用,還與質(zhì)量有關(guān),物體運動狀態(tài)發(fā)生改變,速度發(fā)生了改變,產(chǎn)生了加速度,實質(zhì),實質(zhì),與力和質(zhì)量有關(guān),聯(lián)系,?,1、力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。,決定物體加速度大小的因素有哪些？,2、質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大的物體運動狀態(tài)越難改變。,復(fù)習(xí),物體的加速度與什么有關(guān)？,回顧：我們是怎樣研究電流與電壓和電阻的關(guān)系？,控制變量法

2、,設(shè)計實驗,物體的質(zhì) 量m和物體受的外力F。,物體加速度a與F 質(zhì)量m是什么關(guān)系呢？,猜想？,實驗裝置如圖：,可加減砝碼改變小車和砝碼的總質(zhì)量,可加減鉤碼改變小車和砝碼所受的力,1、 控制變量m.探討加速度a與F的關(guān)系,原理：如圖示,F1=2 F2在相同的時間內(nèi),s1= a1t2,s2 = a2t2,S1/ s2=a1/a2,測量s1 s2,第一次演示,0.2,0.098,2,0.98,0.49,第一次,第二次演示,實驗結(jié)論：,質(zhì)量一定，即,實驗看到：,質(zhì)量一定，加速度與力成正比，即a=kF,第一次演示,0.4,0.196,4,3.92,0.245,第一次,第二次演示,實驗結(jié)論：,所受外力一定

3、，即,實驗看到：,所受外力一定，加速度與質(zhì)量成反比，即,實驗1：小車的質(zhì)量相同時，研究小車的拉力與加速度的關(guān)系：,實驗2：控制變量F,小車的拉力相同時，研究小車的質(zhì)量與加速度的關(guān)系：,m2=2m1, s1/s2=a1/a2 測量s1 ，s2,實驗表明：s1=2s2,實驗表明：,s1/s2=2/1,練習(xí)：,1、質(zhì)量為 m 的物體在力F的作用下產(chǎn)生的加速度為 a ，那么要使 物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則應(yīng)_。,質(zhì)量減半或者F加倍,其中 k 為比例常數(shù)，當(dāng)所有物理量均取國際單位（即：力的 單位取 N ，質(zhì)量單位取 kg ，加速度單位取 m/s2 ）時： k =1，此時關(guān)系式變?yōu)椋?F =ma 此即

4、為牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。,思考：,1、在牛頓第二定律的表達(dá)式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是標(biāo)量？,m 是標(biāo)量，F(xiàn) 和 a 是矢量。,2、在這兩個矢量中它們的關(guān)系是怎么樣？,“力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力方向決定物體的加速度方向。故力 F 的方向和加速度 a 的方向是一致的。,3、一輛小汽車的質(zhì)量 m1=8.0102kg ，所載乘客的質(zhì)量是 m2=2.0102kg ，用同樣大小的牽引力，如果不載人時小汽車產(chǎn)生的加速度是a1=1.5 m/s2，載人時產(chǎn)生的加速度a2是多少（忽略阻力）,解：由牛頓第二定律： F = ma 可知牽引力的大小 F = m1 a1 = 8.0102 1.

5、5 =1.2 103N,由于載人和不載人時牽引力是同樣大的,故：,注意事項:,1.矢量性:(a與F合方向相同),2.瞬時性:(a與F合 同時產(chǎn)生,同時消失,同時變化),3.同體性:( a與F合 , m都屬于同一物體，既研究對象統(tǒng)一性）,4.獨立性:(X方向的合外力產(chǎn)生X軸方向的加速度,Y方向的合外產(chǎn)生Y軸方向的加速度, Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y,此前我們所講述的是物體只受到一個力作用的情況，物體受幾 個力作用時，牛頓第二定律公式 F = ma 中的 F 表示合力，這樣我 們可以把牛頓第二定律進一步表述為：,一個物體質(zhì)量是2kg，受到互成1200角的兩個力 F1 = 10

6、 N 和 F2 = 10 N 的共同作用，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？,解法1：先由平行四邊形法則可知， F1、 F2、F合 構(gòu)成 了一個等邊三角形，故 F合 =10 N a = F合 /m =10/2 = 5 m/s2,物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即 F合 = ma,練習(xí)：,解法2：先分別求出 F1、 F2 產(chǎn)生 的加速度a1、 a2 再根據(jù)平行四邊 形法則求 a1、 a2 的合加速度a合,a1 = F1/m =10/2 = 5 m/s2 a2 = F2/m =10/2 = 5 m/s2 由于加速度的方向與力的方向一至，故a1、 a2也

7、成 1200角a1、 a2、a合 構(gòu)成了一個等邊三角形，故 a合 =5 m/s2,答：沒有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個力應(yīng)是合外力?，F(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。,例2、下列說法中正確的是（ ） A物體所受合外力越大，加速度越大。 B物體所受合外力越大，速度越大。 C物體在外力作用下做勻加速直線運動，當(dāng)合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。 D物體的加速度大小不變一定受恒力作用,根據(jù)牛頓第二定律，物體受的合外力決定了物體的加速度。而加速度大小和速度大小無關(guān)。所以，B說法錯誤。,例2、下列

8、說法中正確的是（ ） A物體所受合外力越大，加速度越大。 B物體所受合外力越大，速度越大。 C物體在外力作用下做勻加速直線運動，當(dāng)合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。 D物體的加速度大小不變一定受恒力作用,加速度是矢量，其方向與合外力方向一致。加速度大小不變，若方向發(fā)生變化時，合外力方向必然變化。D說法錯。,答案：A,練習(xí)：,1、 一質(zhì)量為1Kg的物體只受到兩個大小米2N和3N的共點力作用， 則這個物體運動的加速度的范圍是_。,1 m/s2 a 5 m/s2,2、25N的力作用在一個物體上，能使它產(chǎn)生 2 m/s2的加速度， 則要使它產(chǎn)生 5 m/s2的加速度，作用力為_。,分析：由于是同一

9、個物體，故質(zhì)量不變。先可以由F1 = 25N和 加速度 a1 = 2 m/s2 求出質(zhì)量,再由 F2 = ma 求出作用力 F2 = ma2 =12.55 = 62.5N,62.5N,1.質(zhì)量為m的物體放在粗糙水平面上受水平F時產(chǎn)生加速度為a1 ,當(dāng)水平力為2F時,加速度a2,關(guān)于a1 與a2 的關(guān)系正確的是： （ ）,解析:關(guān)鍵要考慮摩擦力f。,2.物體受幾個力作用處于靜止?fàn)顟B(tài),若將其中一個力逐漸減小到0,再逐漸恢復(fù)到原值,物體加速度和速度怎樣變化?,答案:加速度先增大后減小,速度一直增大.,小試牛刀:,A. a2 2a1 B. a2 2a1C. a2 2a1 D. a1 a2,C,由a1

10、=(Ff)/m, a2 =(2Ff)/m 2(F f) =2 a1,思考：一力作用在質(zhì)量m1 的物體上能產(chǎn)生3m/s2 , 該力作用在質(zhì)量為m2的物體上能產(chǎn)生1.5 m/s2 的加速度,若將 m1 m2 合為一體能使它產(chǎn)生多大的加速度?,以m1 為研究對象:F= m1 3則m1 =F/3,以m2 為研究對象:F= m2 1.5 則m2 =F/1.5,以整體為研究對象:F=(m1 m2 )a則 a=F/ (m1 m2 )=1 m/s2,分析指導(dǎo):,1 、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離已知 某高速公路的最高限速 v = 144 km/h 。假設(shè)前方車輛突然停止，后車司機從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時間（即反應(yīng)時間）t = 0.50s 。剎車時汽車受到的阻力的大小F 為汽車重力的0.40倍。該高速公路上汽車間的距離 s 至少應(yīng)為多少（g = 10 m/s2）,分析：汽車間的距離 s = s1 s2 汽車在 s1 做勻速直線運動 s1 = v t 在s2 汽車做初速度 v0 = 144 km/h v t = 0 的勻減速直線運動,解： s1 = v t = 400.5 =20 m,S2 = 400 m,S = S1+ S2 = 420 m,小結(jié):,1.加速度a與F的關(guān)系:物體質(zhì)量一定時,加速度a與合外力F合成正比.,2.加速度a