人教版高中物理必修一43 牛頓第二定律 課件 (共31張PPT)

1、 物體的物體的運動狀態(tài)運動狀態(tài)發(fā)生變化，即產(chǎn)生加速度發(fā)生變化，即產(chǎn)生加速度。 加速度的大小可能與哪些因素有關呢？加速度的大小可能與哪些因素有關呢？ “力力”是促使物體運動狀態(tài)改變的原因，是促使物體運動狀態(tài)改變的原因，力似乎力似乎“促使促使”加速度的產(chǎn)生；加速度的產(chǎn)生； 質(zhì)量是物體慣性的量度，而慣性是保持運質(zhì)量是物體慣性的量度，而慣性是保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，所以質(zhì)量似乎動狀態(tài)不變的性質(zhì)，所以質(zhì)量似乎“阻礙阻礙”加速度的產(chǎn)生。加速度的產(chǎn)生。 知識回顧知識回顧a a可能與可能與F F、m m有關系。有關系。（1）研究方法：）研究方法：控制變量法控制變量法“a”與與“F”、“m” 二個物理量均有關系

2、，應該從何處入手呢？二個物理量均有關系，應該從何處入手呢？所以本次的探究思路自然而然地確定為兩個方面：所以本次的探究思路自然而然地確定為兩個方面：一是探究質(zhì)量一定時，加速度與受力的關系；一是探究質(zhì)量一定時，加速度與受力的關系；二是探究受力一定時，加速度與質(zhì)量的關系。二是探究受力一定時，加速度與質(zhì)量的關系。最后綜合得出三者的關系。最后綜合得出三者的關系。控制變量法控制變量法在初中階段我們研究在初中階段我們研究“歐姆定律歐姆定律”、“導體電阻的影響因素導體電阻的影響因素”時都接觸到一種方法時都接觸到一種方法a a、F F、m m三者的關系?。咳叩年P系?。繑?shù)據(jù)處理得：數(shù)據(jù)處理得：a F實驗結(jié)論：實

3、驗結(jié)論：當當m一定時，一定時，a和和F成正比成正比即即aF1、質(zhì)量、質(zhì)量m一定，加速度一定，加速度a與力與力F的關系的關系回憶課本所探究的內(nèi)容2、力、力F一定，加速度一定，加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量m的關系的關系數(shù)據(jù)處理得：數(shù)據(jù)處理得：am物體的加速度物體的加速度a跟作用在物體上的合外力力跟作用在物體上的合外力力F成正比，跟成正比，跟物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m成反比。成反比。當適當選取單位使當適當選取單位使k=1, 則則: F合合 =ma 使質(zhì)量為使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力，規(guī)定為的加速度的力，規(guī)定為1N.數(shù)學式：數(shù)學式： ma1 aF合合mFa合合 mFka合合 1.因果

4、關系因果關系力是產(chǎn)生加速度的原因。力是產(chǎn)生加速度的原因。知識形成知識形成當取當取k =1，此時關系式可簡化為：，此時關系式可簡化為：物體的物體的加速度跟作用力成正比加速度跟作用力成正比，跟物體的，跟物體的質(zhì)量成反比質(zhì)量成反比。F =ma此即為牛頓第二定律的數(shù)學表達式此即為牛頓第二定律的數(shù)學表達式。a=F/mFma或者或者Fma其中其中 k 為比例常數(shù)為比例常數(shù)F = k ma進一步可以將表達式改為：進一步可以將表達式改為：. 由由F合合=ma計算出的計算出的a是相對地面而言的。是相對地面而言的。. 利用利用F合合=ma時必須統(tǒng)一單位（國際單位制）時必須統(tǒng)一單位（國際單位制） 其實物體往往不止受

5、到一個力的作用，物體受幾個其實物體往往不止受到一個力的作用，物體受幾個力作用時，牛頓第二定律公式力作用時，牛頓第二定律公式 F = ma 中的中的 F 表示合力，表示合力，這樣我們可以把牛頓第二定律內(nèi)容表述為：這樣我們可以把牛頓第二定律內(nèi)容表述為： 物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相加速度的方向跟合力的方向相同。即同。即 F合合 = ma關于牛頓第二定律的說明關于牛頓第二定律的說明: :1.同體性同體性:( a與與F合合 , m都屬于同一物體，即研究對象都屬于同一物體，即研究對象統(tǒng)一性）統(tǒng)一性

6、） 矢量性：矢量性：a、F合合都是矢量都是矢量注意：注意：a的方向與的方向與F F合合方向方向一定一定相同相同v的方向與的方向與F F合合方向方向不一定不一定相同相同若若v v、F F合合的方向相同，物體做加速運動的方向相同，物體做加速運動若若v v、F F合合的方向相反，物體做減速運動的方向相反，物體做減速運動前面第一章我們已學過：前面第一章我們已學過：a a、v v同向，加速；同向，加速； a a、v v反向，減速反向，減速a a的方向與的方向與F F合合方向方向一定一定相同相同所以，我們可得出這樣的結(jié)論：所以，我們可得出這樣的結(jié)論：2.矢量性矢量性:(a與與F合方向合方向相同相同)思考：

7、思考：1、在牛頓第二定律的表達式、在牛頓第二定律的表達式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是標量？中，哪些是矢量，哪些是標量？m 是標量，是標量，F(xiàn) 和和 a 是矢量是矢量。2、在這兩個矢量中它們的關系是怎么樣？、在這兩個矢量中它們的關系是怎么樣？“力是產(chǎn)生加速度的原因力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力方向決定物體的加速度方，即物體受力方向決定物體的加速度方向。故向。故力力 F 的方向和的方向和加速度加速度 a 的方向的方向是一致的是一致的。3、一輛小汽車的質(zhì)量、一輛小汽車的質(zhì)量 m1=8.0102kg ，所載乘客的質(zhì)量是，所載乘客的質(zhì)量是 m2=2.0102kg ，用同樣大小的牽引力，如果

8、不載人時小汽車產(chǎn)生，用同樣大小的牽引力，如果不載人時小汽車產(chǎn)生的加速度是的加速度是a1=1.5 m/s2，載人時產(chǎn)生的加速度，載人時產(chǎn)生的加速度a2是多少（忽略阻力）是多少（忽略阻力） 解：由牛頓第二定律：解：由牛頓第二定律： F = ma 可知牽引力的大小可知牽引力的大小 F = m1 a1 = 8.0102 1.5 =1.2 103N 由于載人和不載人時牽引力是同樣大的由于載人和不載人時牽引力是同樣大的,故故：a2 =Fm2+m1=1.2 m/s23 3瞬時性：瞬時性：a a與與F合合是瞬時對應關系是瞬時對應關系同時產(chǎn)生同時產(chǎn)生同時消失同時消失同時變化同時變化a、F合合4. 獨立性獨立性：

9、每個外力對應于一個加速度，：每個外力對應于一個加速度，合外力對應于合加速度合外力對應于合加速度合力的加速度即是這些加速度的矢量和合力的加速度即是這些加速度的矢量和指作用在物體上的每個力都將獨立地產(chǎn)生指作用在物體上的每個力都將獨立地產(chǎn)生各自的加速度，與物體是否受其他力的作各自的加速度，與物體是否受其他力的作用無關，我們常稱之為力的獨立作用原理用無關，我們常稱之為力的獨立作用原理注意事項注意事項: :1.矢量性矢量性:(a與與F合合方向相同方向相同)2.瞬時性瞬時性:(a與與F合合 同時產(chǎn)生同時產(chǎn)生,同時消失同時消失,同時變化同時變化)3.同體性同體性:( a與與F合合 , m都屬于同一物體，既研

10、究對象統(tǒng)一性）都屬于同一物體，既研究對象統(tǒng)一性）4.獨立性獨立性:(X方向的合外力產(chǎn)生方向的合外力產(chǎn)生X軸方向的加速軸方向的加速度度,Y方向的合外產(chǎn)生方向的合外產(chǎn)生Y軸方向的加速度軸方向的加速度,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，牛頓第二定律公式個力作用時，牛頓第二定律公式 F = ma 中的中的 F 表示合力，這樣我表示合力，這樣我們可以把牛頓第二定律進一步表述為：們可以把牛頓第二定律進一步表述為： 一個物體質(zhì)量是一個物體質(zhì)量是2kg，受到互成，受到互成12

11、00角的兩個力角的兩個力 F1 = 10 N 和和 F2 = 10 N 的共同作用，這個物體產(chǎn)的共同作用，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？生的加速度是多大？ F合合 F2 F1 解法解法1：先由平行四邊形法則可知，：先由平行四邊形法則可知， F1、 F2、F合合 構(gòu)成構(gòu)成 了一個等邊三角形，故了一個等邊三角形，故 F合合 =10 N a = F合合 /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物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即向相同。即 F合合 = ma練習：練習：解法解法2：先分

12、別求出：先分別求出 F1、 F2 產(chǎn)生產(chǎn)生的加速度的加速度a1、 a2 再根據(jù)平行四邊再根據(jù)平行四邊形法則求形法則求 a1、 a2 的合加速度的合加速度a合合 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，故由于加速度的方向與力的方向一至，故a1、 a2也成也成1200角角a1、 a2、a合合 構(gòu)成了一個等邊三角形，故構(gòu)成了一個等邊三角形，故 a合合 =5 m/s2 a合合 a2 a1 例題： 一個質(zhì)量為2kg的物體同時受到兩個力的作用，這兩個力的大小分別為2N和6N，當兩個力的方向發(fā)生變化時，物體的加速度大小

13、可能為：A1ms2 B2ms2 C3ms2 D4ms2根據(jù)牛頓第二定律，如果一個物體同時受到幾個力的作用，物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，題目所給的兩個力大小分別為2N和6N，當兩個力的方向相同時合力最大，最大值為268（N），當兩個力方向相反時合力最小，最小值為624（N），當兩個力的方向既不相同，也不相反時，合力的大小大于2N而小于8N，所以兩個力的方向發(fā)生變化時，合力的大小 2N F 8 N根據(jù)牛頓第二定律可得根據(jù)牛頓第二定律可得a=F合合/m，當兩個力取不同的方，當兩個力取不同的方向時，物體的加速度大小向時，物體的加速度大小所以所以，答案應選擇，答案應選擇B B、C C、D D2

14、2m/s4m/s2 a.在牛頓第二定律在牛頓第二定律F=kma中，有關比例系數(shù)中，有關比例系數(shù)k的下列說的下列說法，正確的是：法，正確的是： .在任何情況下在任何情況下k都等于；都等于； .k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的；的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的； .k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的；的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的； .在國際單位制中，在國際單位制中，k=1.從從F=ma得到得到m=F/a，可見物體的質(zhì)量：，可見物體的質(zhì)量： .跟合外力成正比；跟合外力成正比； .跟加速度成反比；跟加速度成反比； .跟合外力及加速度無關；跟合外力及加速度無關； .跟合外力

15、及加速度比值有關跟合外力及加速度比值有關.下列說法中正確的是：下列說法中正確的是：.物體所受合外力為零，物體的速度必為零物體所受合外力為零，物體的速度必為零.物體所受合外力越大，物體的加速度越大，速度也越大物體所受合外力越大，物體的加速度越大，速度也越大.物體的速度方向一定與物體受到的合外力的方向一致物體的速度方向一定與物體受到的合外力的方向一致.物體的加速度方向一定與物體所受到的合外力方向相同物體的加速度方向一定與物體所受到的合外力方向相同應用舉例應用舉例例例1 1、從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的、從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒俏覀冇昧αΧ伎梢允刮矬w產(chǎn)生加速

16、度?？墒俏覀冇昧μ嵋粋€很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓提一個很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？第二定律有無矛盾？為什么？答：答：沒有矛盾，由公式?jīng)]有矛盾，由公式F合合=ma看，看，F(xiàn)合合為合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個力應是合外力。現(xiàn)用力提一很重速度，這個力應是合外力。現(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知由受力分析可知F+N-mg=0。(補充補充)一輛卡車空載時質(zhì)量為一輛卡車空載時質(zhì)量為3.5 103 kg,最大最大載貨量為載貨量為2.5 1

17、03 kg,用同樣大小的力用同樣大小的力,空載時能空載時能使卡車產(chǎn)生的加速度使卡車產(chǎn)生的加速度1.5m/s2 ,滿載時卡車的加滿載時卡車的加速度是多少速度是多少? ?0.875m/s2FMma a解：根據(jù)牛頓第二定律解：根據(jù)牛頓第二定律MaF 又又amMF)(MaamM)(2333/875. 05 . 1105 . 2105 . 3105 . 3smamMMaF F合合一定一定a a一定一定勻變速運動勻變速運動例：自由落體例：自由落體圓周運動圓周運動F F合合變化變化a a變化變化非勻變速運動非勻變速運動F F合合=0=0a=0 靜止或勻速運動平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)（2 2）力和運動的關系）力和運動

18、的關系對牛頓運動定律的理解：對牛頓運動定律的理解：下面說法正確與否：下面說法正確與否：A A、同一物體所受合外力越大，加速度越大。、同一物體所受合外力越大，加速度越大。 B B、同一物體所受合外力越大，速度也越大。、同一物體所受合外力越大，速度也越大。C C、物體在外力作用下做加速直線、物體在外力作用下做加速直線 運動，當合外力逐漸減小時，物體的加速度逐漸運動，當合外力逐漸減小時，物體的加速度逐漸減小，物體的速度也逐漸減小。減小，物體的速度也逐漸減小。 D D、物體的加速度大小不變一定受恒力作用。、物體的加速度大小不變一定受恒力作用。 例例2 2、下列說法中正確的是（、下列說法中正確的是（ ）

19、A A物體所受合外力越大，加速度越大。物體所受合外力越大，加速度越大。B B物體所受合外力越大，速度越大。物體所受合外力越大，速度越大。C C物體在外力作用下做勻加速直線運動，當物體在外力作用下做勻加速直線運動，當合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。D D物體的加速度大小不變一定受恒力作用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。所以，的加速度。而加速度大小和速度大小無關。所以，B說法錯誤。說法錯誤。1.質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體放在粗糙水平面上

20、受水平的物體放在粗糙水平面上受水平F時產(chǎn)生時產(chǎn)生加速度為加速度為a1 ,當水平力為當水平力為2F時時,加速度加速度a2,關于關于a1 與與a2 的關系正確的是：的關系正確的是： （ ）解析解析:關鍵要考慮摩擦力關鍵要考慮摩擦力f。2.物體受幾個力作用處于靜止狀態(tài)物體受幾個力作用處于靜止狀態(tài),若將其中一個力逐漸減小若將其中一個力逐漸減小到到0,再逐漸恢復到原值再逐漸恢復到原值,物體加速度和速度怎樣變化物體加速度和速度怎樣變化?答案答案:加速度先增大后減小加速度先增大后減小,速度一直增大速度一直增大.小試牛刀:A. a2 2a1 B. a2 2a1C. a2 2a1 D. a1 a2C由a1 =(Ff)/m, a2 =(2Ff)/m 2(F f) =2 a1 課后思考課后思考:一小球從豎直在地面上輕一小球從豎直在地面上輕彈簧正上某處自由落下彈簧正上某處自由落下,試分析小球從試分析小球從剛接觸彈簧到被壓縮最短過程中小球剛接觸彈簧到被壓縮最短過程中小球的速度的速度.加速度怎樣變化加速度怎樣變化?1 、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離已知、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離已知某高速公路的最高限速某高速公路的最高限速 v = 144 km/h 。假設前