物理必修ⅰ魯科版2牛頓第二定律課件2

1、第第2課時牛頓第二定律及應(yīng)用課時牛頓第二定律及應(yīng)用一、控制變量法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、控制變量法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1加速度與物體受力關(guān)系：加速度與物體受力關(guān)系：m 不變，不變，a 與與 F 的關(guān)的關(guān)系是系是F1a1F2a2F3a3或或 a_F. 2加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系：加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系：F 不變，不變，a 與與 m 的的關(guān)系是關(guān)系是 m1a1m2a2m3a3或或 a_1m. 二、牛頓第二定律二、牛頓第二定律1內(nèi)容：物體加速度的大小與所受合外力的大小成內(nèi)容：物體加速度的大小與所受合外力的大小成_，與物體的質(zhì)量成，與物體的質(zhì)量成_，加速度方向與合外，加速度方向與合外力方向

2、力方向_2公式表示：公式表示：Fkma在國際上，質(zhì)量的單位用在國際上，質(zhì)量的單位用kg，加速度單位用，加速度單位用_，且規(guī)定質(zhì)量為且規(guī)定質(zhì)量為1 kg的物體獲得的物體獲得1 m/s2的加速度所需的的加速度所需的力為力為_，這樣表達式中的，這樣表達式中的k就等于就等于1，牛頓第二定，牛頓第二定律表達式可簡化為：律表達式可簡化為：F_.正比正比反比反比相同相同m/s21 Nma3意義意義(1)確定了加速度、力、質(zhì)量間的確定了加速度、力、質(zhì)量間的_關(guān)系關(guān)系(2)確定了加速度與合外力這兩個矢量間的確定了加速度與合外力這兩個矢量間的_關(guān)關(guān)系，即加速度方向與引起這個加速度的合外力的方系，即加速度方向與引起

3、這個加速度的合外力的方向向_三、力學(xué)單位制三、力學(xué)單位制1國際單位制：由國際單位制：由_和和_組成組成2力學(xué)中的基本單位：長度單位力學(xué)中的基本單位：長度單位_，質(zhì)量單位，質(zhì)量單位_，時間單位，時間單位 _.3導(dǎo)出單位：力學(xué)中利用導(dǎo)出單位：力學(xué)中利用_從三個基本從三個基本單位推導(dǎo)出來的其他單位單位推導(dǎo)出來的其他單位數(shù)量數(shù)量方向方向相同相同基本單位基本單位導(dǎo)出單位導(dǎo)出單位mkgs物理公式物理公式一、對牛頓第二定律的理解一、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，著重解決了加速度的大小、方向和決定因素，著重解決了加速度的大小、方向和決定因

4、素等問題對于牛頓第二定律，應(yīng)從以下幾方面等問題對于牛頓第二定律，應(yīng)從以下幾方面加深理解：加深理解：1因果性：只要物體所受合力不為因果性：只要物體所受合力不為0(無論合力無論合力多么小多么小)，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因力決定加速度，力與速度、速度的度的原因力決定加速度，力與速度、速度的變化沒有直接的關(guān)系變化沒有直接的關(guān)系2矢量性：矢量性：Fma是一個矢量式，加速度與合是一個矢量式，加速度與合外力都是矢量物體的加速度的方向由它所受外力都是矢量物體的加速度的方向由它所受的合外力的方向決定，且總與合外力的方向相的合外力的方向決定，且總與合外力的方向相同

5、同(同向性同向性)，而物體的速度方向與合外力的方向，而物體的速度方向與合外力的方向之間則并無這種關(guān)系應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，之間則并無這種關(guān)系應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡是與正方向相同的力和加速度取正值，反之凡是與正方向相同的力和加速度取正值，反之取負(fù)值，在一般情況下取加速度的方向為正方取負(fù)值，在一般情況下取加速度的方向為正方向向3瞬時性：牛頓第二定律反映的是力的瞬時瞬時性：牛頓第二定律反映的是力的瞬時效應(yīng)，所以牛頓第二定律表示的是力的瞬時作效應(yīng)，所以牛頓第二定律表示的是力的瞬時作用規(guī)律物體在某一時刻加速度的大小和方向用規(guī)律物體在某一時刻加速度的大小和方向是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小是由該物

6、體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變和方向決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)ma對運動過程的每一瞬時成立加速度與力是同對運動過程的每一瞬時成立加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生(雖有因果關(guān)系，雖有因果關(guān)系，但卻不分先后但卻不分先后)、同時變化、同時消失、同時變化、同時消失二、合外力、加速度、速度的關(guān)系二、合外力、加速度、速度的關(guān)系1物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向，物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是合外力與加速度的大小關(guān)

7、系是Fma，只要有合外，只要有合外力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只要合外力為零，則加速度為零，與速度的大小無只要合外力為零，則加速度為零，與速度的大小無關(guān)只有速度的變化率才與合外力有必然的聯(lián)系關(guān)只有速度的變化率才與合外力有必然的聯(lián)系2合力與速度同向時，物體做加速運動，反之減速合力與速度同向時，物體做加速運動，反之減速3力與運動關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，力與運動關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力即力加速度加速度速度變化速度變化(運動狀態(tài)變化運動狀態(tài)變化)，物體所受，物體所受到的合外力決定了物體加速度的大小，而加速度的到的合外力

8、決定了物體加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度變化量的大小，加速度大小決定了單位時間內(nèi)速度變化量的大小，加速度的大小與速度大小無必然的聯(lián)系的大小與速度大小無必然的聯(lián)系物體的加速度的方向與物體所受的合外力是物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即瞬時對應(yīng)關(guān)系，即a與合力與合力F方向總是相同，方向總是相同，但速度但速度v的方向不一定與合外力的方向相的方向不一定與合外力的方向相同同2.關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是述說法正確的是()A做勻變速直線運動的物體，它所受合外力做勻變速直線運動的物體，它所受合外力是恒定不變

9、的是恒定不變的B做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上度、合外力三者總是在同一方向上C物體受到的合外力增大時，物體的運動速物體受到的合外力增大時，物體的運動速度一定加快度一定加快D物體所受合外力為零時，一定處于靜止?fàn)钗矬w所受合外力為零時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)【解析解析】勻變速直線運動就是加速度恒定不勻變速直線運動就是加速度恒定不變的直線運動，所以做勻變速直線運動的物體變的直線運動，所以做勻變速直線運動的物體的合外力是恒定不變的，選項的合外力是恒定不變的，選項A正確；做勻變速正確；做勻變速直線運動的物體，它的加速度與合外力的方向直

10、線運動的物體，它的加速度與合外力的方向一定相同，但加速度與速度的方向就不一定相一定相同，但加速度與速度的方向就不一定相同了加速度與速度的方向相同時做勻加速運同了加速度與速度的方向相同時做勻加速運動，加速度與速度的方向相反時做勻減速運動，動，加速度與速度的方向相反時做勻減速運動，選項選項B錯誤；物體所受的合外力增大時，它的加錯誤；物體所受的合外力增大時，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，選項速度一定增大，但速度不一定增大，選項C錯誤；錯誤；物體所受合外力為零時，加速度為零，但物體物體所受合外力為零時，加速度為零，但物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于勻速運動狀不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于勻速

11、運動狀態(tài)，選項態(tài)，選項D錯誤錯誤【答案答案】A三、由物體的受力情況確定物體的運動情況三、由物體的受力情況確定物體的運動情況1基本思路基本思路已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學(xué)公式就可以確定物體的的加速度，再通過運動學(xué)公式就可以確定物體的運動情況運動情況2對物體進行受力分析的依據(jù)對物體進行受力分析的依據(jù)(1)每分析一個力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，每分析一個力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運動方向上不要把物體慣性的表

12、現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運動方向上受到一種力的作用受到一種力的作用(2)不要把某個力和它的分力同時作為物體所受的不要把某個力和它的分力同時作為物體所受的力，也不要把某幾個力與它們的合力同時作為物力，也不要把某幾個力與它們的合力同時作為物體受到的力，應(yīng)只保留物體實際受到的力體受到的力，應(yīng)只保留物體實際受到的力(3)要養(yǎng)成先畫非接觸力要養(yǎng)成先畫非接觸力(如重力如重力)再畫接觸力再畫接觸力(如彈如彈力、摩擦力力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣的順序分析物體受力的習(xí)慣(4)畫受力示意圖時，只畫物體受的力，不要畫研畫受力示意圖時，只畫物體受的力，不要畫研究對象對其他物體施加的力究對象對其他物體施加的力(5)有時

13、要結(jié)合物體的運動狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定有時要結(jié)合物體的運動狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進行受力分析律進行受力分析(6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換研究對象，分析物體受力，可以化難為易，即需研究對象，分析物體受力，可以化難為易，即需研究研究“甲對乙的力甲對乙的力”，可先研究，可先研究“乙對甲的力乙對甲的力”【答案答案】(1)5 m/s2(2)4 m/s28 m3無論是哪種情況，解決問題的關(guān)鍵是對物無論是哪種情況，解決問題的關(guān)鍵是對物體正確地受力分析和運動過程分析，要善于畫體正確地受力分析和運動過程分析，要善于畫圖分析物體的受力情況和運動過程不論哪類圖分

14、析物體的受力情況和運動過程不論哪類問題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運動和力的問題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運動和力的橋梁這一樞紐，通過加速度把運動情況和受力橋梁這一樞紐，通過加速度把運動情況和受力情況聯(lián)系起來，解題思路可表示為：情況聯(lián)系起來，解題思路可表示為：4.質(zhì)量為質(zhì)量為0.2 kg的物體從的物體從36 m高處由靜止下落，高處由靜止下落，落地時速度為落地時速度為24 m/s，則物體在下落過程中，則物體在下落過程中所受的平均阻力是多少？所受的平均阻力是多少？(g取取10 m/s2)【答案答案】0.4 N【答案答案】小球向下壓彈簧至壓縮到最短的小球向下壓彈簧至壓縮到最短的過程中，過程中，F(xiàn)合合方

15、向先向下后向上，大小先變小方向先向下后向上，大小先變小后變大；后變大；a方向先向下后向上，大小先變小方向先向下后向上，大小先變小后變大；后變大；v方向始終向下，大小先變大后變方向始終向下，大小先變大后變小小物體的加速度由合力決定，物體的速度大物體的加速度由合力決定，物體的速度大小變化則由加速度的方向與速度的方向關(guān)小變化則由加速度的方向與速度的方向關(guān)系決定系決定【解析解析】對小球進行受力分析知：小球水對小球進行受力分析知：小球水平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左故小

16、車可能向右做加速運右，也可能向左故小車可能向右做加速運動，也可能向左做減速運動，故動，也可能向左做減速運動，故A、D正正確確【答案答案】AD【答案答案】(1)7.5 m/s2方向水平向右車廂方向水平向右車廂可能水平向右做勻加速直線運動，也可能水平可能水平向右做勻加速直線運動，也可能水平向左做勻減速直線運動向左做勻減速直線運動(2)12.5 N應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及常用方法應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及常用方法(1)一般步驟一般步驟確定研究對象確定研究對象進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫出受力的示意進行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫出受力的示意圖圖建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知量，根據(jù)

17、建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知量，根據(jù)定律列方程定律列方程統(tǒng)一已知量單位，代值求解統(tǒng)一已知量單位，代值求解檢查所得結(jié)果是否符合實際，舍去不合理的解檢查所得結(jié)果是否符合實際，舍去不合理的解【答案答案】D【思路點撥思路點撥】牛頓第二定律的核心是加速度牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，求瞬時加速度時，與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，求瞬時加速度時，當(dāng)物體受到的某個力發(fā)生變化時，可能還隱含當(dāng)物體受到的某個力發(fā)生變化時，可能還隱含著其他力也發(fā)生變化，像彈簧、橡皮繩等提供著其他力也發(fā)生變化，像彈簧、橡皮繩等提供彈力時，由于形變量較大，彈力不會瞬間改變，彈力時，由于形變量較大，彈力不會瞬間改變，

18、而細繩、鋼絲、輕桿則不同，由于形變量太小，而細繩、鋼絲、輕桿則不同，由于形變量太小，所提供的彈力會在瞬間改變所提供的彈力會在瞬間改變【答案答案】3g方向豎直向下方向豎直向下0在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時加速度時，在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時加速度時，經(jīng)常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些經(jīng)常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些常見的力學(xué)模型全面準(zhǔn)確地理解它們的特點，常見的力學(xué)模型全面準(zhǔn)確地理解它們的特點，可幫助我們靈活正確地分析問題可幫助我們靈活正確地分析問題(1)這些模型的共同點：都是質(zhì)量可忽略的理這些模型的共同點：都是質(zhì)量可忽略的理想化模型，都會發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，同一時想化模型

19、，都會發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，同一時刻內(nèi)部彈力處處相等且與運動狀態(tài)無關(guān)刻內(nèi)部彈力處處相等且與運動狀態(tài)無關(guān)(2)這些模型的不同點：這些模型的不同點：輕繩：只能產(chǎn)生拉力，且方向一定沿著繩子輕繩：只能產(chǎn)生拉力，且方向一定沿著繩子背離受力物體，不能承受壓力；認(rèn)為繩子不可背離受力物體，不能承受壓力；認(rèn)為繩子不可伸長，即無論繩子所受拉力多大，長度不變伸長，即無論繩子所受拉力多大，長度不變(只只要不被拉斷要不被拉斷)；繩子的彈力可以發(fā)生突變；繩子的彈力可以發(fā)生突變瞬時瞬時產(chǎn)生，瞬時改變，瞬時消失產(chǎn)生，瞬時改變，瞬時消失輕桿：既能承受拉力，又可承受壓力，施力輕桿：既能承受拉力，又可承受壓力，施力或受力方向不一定沿

20、著桿；認(rèn)為桿既不可伸長或受力方向不一定沿著桿；認(rèn)為桿既不可伸長，也不可縮短，桿的彈力也可以發(fā)生突變，也不可縮短，桿的彈力也可以發(fā)生突變輕彈簧：既能承受拉力，也可承受壓力，輕彈簧：既能承受拉力，也可承受壓力，力的方向沿彈簧的軸線，受力后發(fā)生較大形力的方向沿彈簧的軸線，受力后發(fā)生較大形變，彈簧的長度既可變長，又可變短，遵循變，彈簧的長度既可變長，又可變短，遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個過程，故彈簧的彈力不能突變消失都有一個過程，故彈簧的彈力不能突變，在極短時間內(nèi)可認(rèn)為彈力不變變，在極短時間內(nèi)可認(rèn)為彈力不變橡皮條：只能受拉力，不能承受壓

21、力；其橡皮條：只能受拉力，不能承受壓力；其長度只能變長，不能變短，同樣遵循胡克定長度只能變長，不能變短，同樣遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個過程，故橡皮條的彈力同樣不能突都有一個過程，故橡皮條的彈力同樣不能突變變【答案答案】130.72 m17.2 s(1)用牛頓第二定律解題時求物體所受合力的方法：用牛頓第二定律解題時求物體所受合力的方法：合成法合成法若物體只受到兩個力作用而產(chǎn)生加速度時，應(yīng)用若物體只受到兩個力作用而產(chǎn)生加速度時，應(yīng)用力的合成法較簡單，注意合外力方向就是加速度力的合成法較簡單，注意合外力方向就是加速度方向方向正交分解

22、法正交分解法當(dāng)物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時，當(dāng)物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時，常用正交分解法解題，多數(shù)情況下是把力正交分常用正交分解法解題，多數(shù)情況下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，此時有解在加速度方向和垂直加速度方向上，此時有Fxma，F(xiàn)y0，特殊情況下分解加速度比分解力，特殊情況下分解加速度比分解力更簡單更簡單41：一輛質(zhì)量為：一輛質(zhì)量為1.0103 kg的小汽車正以的小汽車正以10 m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5 m的距離內(nèi)的距離內(nèi)勻減速地停下來，求所需的阻力勻減速地停下來，求所需的阻力【答案答案】4.0103 N，方向跟速度方向相反，方向跟速度方向相反【錯解辨析錯解辨析】錯解錯解1和錯解和錯解2錯誤的本質(zhì)都在錯誤的本質(zhì)都在于認(rèn)為桿的彈力一定沿桿的方向于認(rèn)為桿的彈力一定沿桿的方向1測量國際單位制中規(guī)定的三