牛頓第二定律課件

1、牛頓第二定律,新知導(dǎo)入,通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道,用數(shù)學(xué)式子表示就是：aF,1）當(dāng)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與它所受力成正比,加速度與質(zhì)量的關(guān)系,2）當(dāng)保持物體受力不變時(shí)，物體的加速度跟質(zhì)量成反比,用數(shù)學(xué)式子表示就是：a 1/m,力、加速度、質(zhì)量到底有沒有具體的數(shù)量關(guān)系？ 今天我們來找出這個(gè)數(shù)量關(guān)系,新知導(dǎo)入,一、牛頓第二定律的表達(dá)式 思考討論：小車的加速度a與它所受的作用力F成正比，與它的質(zhì)量m成反比。那么，對(duì)于任何物體都是這樣的嗎,新知講解,甲：猜想中的a-F圖像,乙：根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)作出的a-F圖像,新知講解,多次類似的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線，而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)

2、又都十分接近原點(diǎn)。大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都可以得出：物體的加速度a與它所受的作用力F成正比，與它的質(zhì)量m成反比,2、牛頓第二定律可表述為：a 也可以寫成等式：Fkma,新知講解,1、牛頓第二定律的內(nèi)容 物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。這就是牛頓第二定律,其中k是比例系數(shù),注意：實(shí)際物體所受的力往往不止一個(gè)，式中F指的是物體所受的合力,新知講解,3、牛頓第二定律更一般的表述： 物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同,F合kma,牛頓第二定律不僅闡述了力、質(zhì)量和加速度三者數(shù)量間的關(guān)系，還明確了加速

3、度的方向與力的方向一致,新知講解,思考與討論：取質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是m/s2，根據(jù)上述牛頓第二定律中加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，我們應(yīng)該怎樣確定力的單位,在Fkma公式中：當(dāng)k1時(shí)，質(zhì)量為1kg的物體在某力的作用下獲得1m/s2的加速度，則這個(gè)力Fma1kgm/s2所以力F的單位就是千克米每二次方秒,新知講解,二、力的單位,1、力 F的單位 Fmakgm/s2 讀作：千克米每二次方秒,后人為了紀(jì)念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號(hào)N表示,牛頓,新知講解,1）在質(zhì)量的單位取千克（kg），加速度的單位取米每二次方秒（m/s2），力的單位取牛頓（N）時(shí),F ma,2、牛頓第二定律的表述,

4、2）力的獨(dú)立性原理：物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度，就像其他力不存在一樣，這個(gè)性質(zhì)叫作力的獨(dú)立性原理,新知講解,思考1：在牛頓第二定律的表達(dá)式 F=ma中，F(xiàn)與a這兩個(gè)矢量的方向關(guān)系是怎么樣？ 物體受力方向決定物體的加速度方向。故加速度a的方向與力F的方向是一致的,思考2：在F=ma中，F(xiàn)與a具有什么關(guān)系？ 加速度與合外力存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系：同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)變化,新知講解,思考4：由牛頓第二定律說一說為什么描述物體慣性的物理量是質(zhì)量,由牛頓第二定律：Fma可知在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的因素是物體的質(zhì)量,思考3：牛頓第二定律中指出加速度

5、與力成正比，能否說成力與加速度成正比，為什么,不能說成力與加速度成正比。因?yàn)榱κ钱a(chǎn)生加速度的原因，因果性不能變,新知講解,3）理解牛頓第二定律： 同體性：F、m、a對(duì)應(yīng)于同一物體。 統(tǒng)一性：統(tǒng)一用國(guó)際制的單位。 同時(shí)（瞬時(shí)）性：a與F總是同生同滅同變化。 矢量性：a與F 的方向總是相同。 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適應(yīng)范圍：是對(duì)宏觀、低速物體,新知講解,應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟,三、牛頓第二定律的應(yīng)用,1、確定研究對(duì)象。 2、分析研究對(duì)象的受力情況，畫出受力圖。 3、建立直角坐標(biāo)系，求出合力。 4、根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解,新知講解,例題1：在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行

6、研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100 km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過70s停了下來。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變,分析：如圖，取消動(dòng)力后，汽車在平直路面上只受阻力的作用,v,F阻,x,o,新知講解,由于阻力不變，根據(jù)牛頓第二定律，汽車在平直路面上運(yùn)動(dòng)的加速度將保持不變。由加速度可以求出汽車受到的阻力。 如圖，重新起步后，汽車在平直路面上受到牽引力和阻力。由于二者大小都不變，所以汽車的加速度恒定不變。根據(jù)牛頓第二定律可以求出汽車運(yùn)動(dòng)的加速度,F牽,o,新知講解,解： 以汽車為研究對(duì)象。設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，建立一維坐標(biāo)系。取

7、消動(dòng)力后，汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。 初速度v0100km/h27.8m/s，末速度為0，滑行時(shí)間t70s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系式，加速度為,汽車受到的阻力為,新知講解,汽車受到的阻力是437N，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。重新起步后，汽車所受的合力為 F合2000N437N1563N 由牛頓第二定律可以得到汽車的加速度 重新起步產(chǎn)生的加速度是1.42m/s2，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,新知講解,例題2：某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過程中，細(xì)線就會(huì)偏過一定角度并相對(duì)車廂保持靜止，通過測(cè)定偏角的大小就能確定列車的加速度如圖所示。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的

8、夾角為，求列車的加速度,新知講解,分析：列車在加速行駛的過程中，小球始終與列車保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，所以，小球的加速度與列車的加速度相同。對(duì)小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)力的合成法則求解合力。再根據(jù)牛頓第二定律，求出小球的加速度，從而獲得列車的加速度,新知講解,解：方法1：選擇小球?yàn)檠芯繉?duì)象。設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在豎直平面內(nèi)受到重力mg、繩的拉力FT，如圖所示。在這兩個(gè)力的作用下，小球產(chǎn)生水平方向的加速度a。這表明，F(xiàn)T與mg的合力方向水平向右，且Fmgtan 根據(jù)牛頓第二定律，小球具有的加速度為,g tan,新知講解,方法2：小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立如圖所示的直

9、角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。 在豎直方向有： Fymg0， FyFtcos FTcosmg （1,Fy,FT,Fx,G,O,y,x,新知講解,在水平方向有： FxFTsin FTsinma（2） （1）（2）式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為 agtan 列車的加速度與小球相同，大小為gtan，方向水平向右,新知講解,科學(xué)漫步：用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)質(zhì)量,由牛頓第二定律Fma可知，如果給物體施加一個(gè)已知的力，并測(cè)得物體在這個(gè)力作用下的加速度，就可以求出物體的質(zhì)量。這就是動(dòng)力學(xué)測(cè)量質(zhì)量的方法,太空中質(zhì)量的測(cè)量,課堂練習(xí),1、（2019上海）在太空中測(cè)宇航員質(zhì)量，測(cè)量?jī)x

10、器提供拉力、并測(cè)出宇航員的，根據(jù)得出宇航員的質(zhì)量,加速度,牛頓第二定律,課堂練習(xí),2、（2019春海陵區(qū)校級(jí)月考）光滑水平面上的一個(gè)物體，質(zhì)量為2kg，處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)它受到一個(gè)水平恒力作用后，在頭2.0s內(nèi)移動(dòng)了8m。那么，該物體受水平力作用之后的加速度大小為m/s2，所受的水平恒力大小為N,4,8,課堂練習(xí),3.下面說法正確的是（） A.物體（質(zhì)量一定,下同）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加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí),物體的速度逐漸減小； D.物體的加速度大小不變，物體一定受恒力作用,A,課堂練習(xí),4、下列說法中正確的是（ ）

11、A. 在公式F=ma中，F(xiàn)、m、a三個(gè)量可以取不同單位制中的單位 B. 作用力與反作用力等大、反向、共線，所以對(duì)其作用的某一物體作用效果可抵消； C. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律是自然界最普遍的規(guī)律，因此可以用來精確描述高速運(yùn)動(dòng)電子（接近光速）的運(yùn)動(dòng)情況； D. 慣性和慣性定律不同，慣性是物體本身的固有屬性，是無條件的，而慣性定律是在一定條件下物體運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律,D,拓展提高,1質(zhì)量為0.4kg的小滑塊置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑行6m時(shí)，小滑塊的速度為6m/s，此時(shí)撤去拉力，又經(jīng)3s停下。該拉力的大小為（,C,A0.8N B1.2N C2N D2.8N,拓展提高

12、,2、一物體放在水平地面上,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6，在水平拉力F=10N作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng),其速度與位移滿足 等式v2=8x（其中v的單位為m/s，x的單位為m），g取10m/s2,則物體的質(zhì)量為（） A.0.5kg B.0.4kg C.0.8kg D.1kg,D,課堂總結(jié),1、內(nèi)容：物體加速度與合外力F合成正比，與質(zhì)量m成反比，加速度方向與合外力方向相同。F合=ma 2、利用牛頓定律解題步驟： （1）確定研究對(duì)象。 （2）分析研究對(duì)象的受力情況，畫出受力圖。 （3）建立直角坐標(biāo)系，求出合力。 （4）根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律列方程并求解,板書設(shè)計(jì),一、牛頓第二定律的表達(dá)式,1、物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同,F合=kma,1、力的單