牛頓第二定律(粵教版必修1,2013高一物理課件)PPT14

1、一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1內(nèi)容：物體加速度的大小跟合外力成內(nèi)容：物體加速度的大小跟合外力成 ，跟物體的質(zhì)量成跟物體的質(zhì)量成 ，加速度的方向跟作合外用力，加速度的方向跟作合外用力的方向的方向 2表達(dá)式：表達(dá)式：Fma3 3物理意義：它突出了力是改變物體運動狀態(tài)物理意義：它突出了力是改變物體運動狀態(tài)（或產(chǎn)生加速度）的原因，不是維持物體運動的原（或產(chǎn)生加速度）的原因，不是維持物體運動的原因因 正比正比反比反比相同相同3適用范圍適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面即相對于地面 或或 的參考的參考系系(2)牛頓第二定律只適用于牛頓第二定律只適

2、用于宏觀宏觀物體物體(相相對于分子、原子等對于分子、原子等)、 運動運動(遠(yuǎn)小于光遠(yuǎn)小于光速速)的情況的情況靜止靜止 勻速直線運動勻速直線運動 低速低速【思考思考提示提示】不對物體不對物體的質(zhì)量與受力、運動情況無關(guān)的質(zhì)量與受力、運動情況無關(guān)思考思考二、兩類動力學(xué)問題二、兩類動力學(xué)問題1已知物體的受力情況，求物體的已知物體的受力情況，求物體的 2已知物體的運動情況，求物體的已知物體的運動情況，求物體的 運動情況運動情況受力情況受力情況特別提示特別提示：利用牛頓第二定律解決動：利用牛頓第二定律解決動力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的“橋梁橋梁”作用，將運動學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律

3、相結(jié)作用，將運動學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)鍵，是解決合，尋找加速度和未知量的關(guān)鍵，是解決這類問題的思考方向這類問題的思考方向 三、力學(xué)單位制三、力學(xué)單位制 1單位制：由單位制：由 單位和單位和 單單位一起組成了單位制位一起組成了單位制 2基本單位：基本物理量的單基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共七個，其中力學(xué)有三位，基本物理量共七個，其中力學(xué)有三個，它們是個，它們是 、 、 ，它，它們的單位分別是們的單位分別是 、 、 3導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù) 推導(dǎo)出來的其他物理量的單位推導(dǎo)出來的其他物理量的單位基本基本 導(dǎo)出導(dǎo)出長度長度 質(zhì)量質(zhì)量 時間時間

4、米米 千克千克 秒秒 物理物理關(guān)系關(guān)系4國際單位制中的基本物理量和基國際單位制中的基本物理量和基本單位本單位物理量名稱物理量名稱 物理量符號物理量符號單位名稱單位名稱單位符號單位符號長度長度l米米m質(zhì)量質(zhì)量m千克千克kg時間時間t秒秒s電流電流I安安培培A熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度T開開爾文爾文K物質(zhì)的量物質(zhì)的量n摩摩爾爾mol發(fā)光強度發(fā)光強度I坎坎德拉德拉cd一、對牛頓第二定律的理解一、對牛頓第二定律的理解1牛頓第二定律的牛頓第二定律的“四性四性”瞬時性瞬時性a與與F對應(yīng)同一時刻，即對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速為某時刻的加速度時，度時，F(xiàn)為該時刻物體所受合外力為該時刻物體所受合外力矢量性矢量性

5、公式公式Fma是矢量式，任一時刻，是矢量式，任一時刻，a與與F合合同向同向同一性同一性有三層意思：有三層意思：加速度加速度a相對同一慣性系相對同一慣性系(一般指地面一般指地面) Fma中，中，F(xiàn)、m、a對應(yīng)同一物體或同對應(yīng)同一物體或同一系統(tǒng)一系統(tǒng)Fma中，各量統(tǒng)一使用國際單位中，各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性獨立性作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律度都遵從牛頓第二定律物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和度的矢量和分力和加速度在各個方向上的分量也遵從分力和加速度在各個方向上的分量也遵從牛頓第二定律

6、，即牛頓第二定律，即Fxmax，F(xiàn)ymay應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體選出被研究的物體(2)分析物體的受力情況和運動情況，畫好受力分分析物體的受力情況和運動情況，畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第

7、二定律F合合ma列方程求解，必要列方程求解，必要時還要對結(jié)果進(jìn)行討論時還要對結(jié)果進(jìn)行討論【例例1】一物體放在光滑水平面上，初速為零，先對物一物體放在光滑水平面上，初速為零，先對物體施加一向東的恒力體施加一向東的恒力F，歷時，歷時1s；隨即把此力改為向；隨即把此力改為向西，大小不變，歷時西，大小不變，歷時1s；接著又把此力改為向東，大；接著又把此力改為向東，大小不變歷時小不變歷時1s；如此反復(fù)，只改變力的方向，共歷；如此反復(fù)，只改變力的方向，共歷時時1min，在此，在此1min內(nèi)（）內(nèi)（）A物體時而向東運動，時而向西運動，在物體時而向東運動，時而向西運動，在1min末靜末靜止于初始位置之東止于初

8、始位置之東B物體時而向東運動，時而向西運動，在物體時而向東運動，時而向西運動，在1min末靜末靜止于初始位置止于初始位置C物體時而向東運動，時而向西運動，在物體時而向東運動，時而向西運動，在1min末繼末繼續(xù)向東運動續(xù)向東運動D物體一直向東運動，從不向西運動，在物體一直向東運動，從不向西運動，在1min末靜末靜止于初始位置之東止于初始位置之東D例例2（06年年12月廣州市月廣州市X科統(tǒng)考卷科統(tǒng)考卷9） 一物體放置在傾角為一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為速上升的電梯中，加速度為a ，如圖所示在物體始，如圖所示在物體始終相對于斜面靜止的條件下終

9、相對于斜面靜止的條件下 ( )A. 當(dāng)當(dāng)一定時，一定時，a越大，斜面對物體的正壓力越小越大，斜面對物體的正壓力越小B. 當(dāng)當(dāng)一定時，一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越大越大，斜面對物體的摩擦力越大C. 當(dāng)當(dāng)a一定時，一定時， 越大，斜面對物體的正壓力越小越大，斜面對物體的正壓力越小D. 當(dāng)當(dāng)a一定時，一定時， 越大，斜面對物體的摩擦力越小越大，斜面對物體的摩擦力越小aB C【例例3】在水平面上有一質(zhì)量為在水平面上有一質(zhì)量為5kg的物體，的物體，它受到與水平方向成它受到與水平方向成530角并斜向上的角并斜向上的25N的的拉力時，恰好做勻速直線運動，取拉力時，恰好做勻速直線運動，取g=10m/s

10、，問：問：（1）當(dāng)拉力為）當(dāng)拉力為50N時，加速度多大？時，加速度多大？（2）當(dāng)拉力為）當(dāng)拉力為62.5N時，加速度多大？時，加速度多大？練習(xí)練習(xí)1一傾角為一傾角為300的斜面上放一木塊，木塊上固定的斜面上放一木塊，木塊上固定一支架，支架末端用絲線懸掛一小球，木塊在斜面上一支架，支架末端用絲線懸掛一小球，木塊在斜面上下滑時，小球與滑塊相對靜止共同運動，當(dāng)細(xì)線下滑時，小球與滑塊相對靜止共同運動，當(dāng)細(xì)線(1)沿沿豎直方向；豎直方向；(2)與斜面方向垂直；與斜面方向垂直；(3)沿水平方向，求沿水平方向，求上述三種情況下滑塊下滑的加速度上述三種情況下滑塊下滑的加速度 答案：答案：(1)a=0,木塊沿斜

11、面勻速下滑木塊沿斜面勻速下滑(2)a=gsin,方向沿斜面向下方向沿斜面向下(3)a= ，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下 sing2如圖所示，帶有斜面的小車上放一光滑均勻如圖所示，帶有斜面的小車上放一光滑均勻的球，球質(zhì)量為的球，球質(zhì)量為m，當(dāng)小車向右以加速度，當(dāng)小車向右以加速度a作勻作勻加速直線運動時，球?qū)π泵娴膲毫榧铀僦本€運動時，球?qū)π泵娴膲毫開，對小車的壓力為對小車的壓力為_(斜面傾角為斜面傾角為)sinmamg-macot 探究點二牛頓第二定律的瞬時性問題探究點二牛頓第二定律的瞬時性問題 例例1（07年天津五區(qū)縣重點校聯(lián)考年天津五區(qū)縣重點校聯(lián)考15） 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為

12、5kg的物體的物體m在平行于斜面向在平行于斜面向上的力上的力F作用下，沿斜面勻加速向上運動，加速度大作用下，沿斜面勻加速向上運動，加速度大小為小為a=2m/s2，F(xiàn)=50N， =370 ，若突然撤去外力，若突然撤去外力F，則在剛撤去外力的瞬間，物體則在剛撤去外力的瞬間，物體m的加速度大小和方向的加速度大小和方向是（是（ ）A2 m/s2，沿斜面向上，沿斜面向上B4 m/s2 ，沿斜面向下，沿斜面向下C6 m/s2 ，沿斜面向下，沿斜面向下D8 m/s2 ，沿斜面向下，沿斜面向下FD3.3.與彈簧相關(guān)的瞬時問題常見情景圖例與彈簧相關(guān)的瞬時問題常見情景圖例1 1力和加速度的瞬時對應(yīng)性是高考的重力和

13、加速度的瞬時對應(yīng)性是高考的重點物體的受力情況應(yīng)符合物體的運動狀態(tài)，點物體的受力情況應(yīng)符合物體的運動狀態(tài)，當(dāng)外界因素發(fā)生變化當(dāng)外界因素發(fā)生變化( (如撤力、變力、斷繩等如撤力、變力、斷繩等) )時，需重新進(jìn)行運動分析和受力分析，切忌想時，需重新進(jìn)行運動分析和受力分析，切忌想當(dāng)然！當(dāng)然！2 2細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變能發(fā)生突變AP的加速度大小不斷變化，方向也不斷變化的加速度大小不斷變化，方向也不斷變化BP的加速度大小不斷變化，但方向只改變一次的加速度大小不斷變化，但方向只改變一次CP的加速度大小不斷改變，當(dāng)?shù)募铀俣却笮〔粩喔淖儯?dāng)加速度數(shù)值最大時，

14、速度最小加速度數(shù)值最大時，速度最小D有一段過程，有一段過程，P的加速度逐漸的加速度逐漸增大，速度也逐漸增大增大，速度也逐漸增大如圖所示，物體如圖所示，物體P以一定的初速度以一定的初速度v沿光滑水平面沿光滑水平面向右運動，與一個右端固定的輕質(zhì)彈簧相撞，并被彈向右運動，與一個右端固定的輕質(zhì)彈簧相撞，并被彈簧反向彈回若彈簧在被壓縮過程中始終遵守胡克定簧反向彈回若彈簧在被壓縮過程中始終遵守胡克定律，那么在律，那么在P與彈簧發(fā)生相互作用的整個過程中與彈簧發(fā)生相互作用的整個過程中()即時應(yīng)用即時應(yīng)用CP45 11.如圖如圖324所示是兩根輕彈簧與兩個質(zhì)量都所示是兩根輕彈簧與兩個質(zhì)量都為為m的小球連接成的系

15、統(tǒng)，上面一根彈簧的上端固定的小球連接成的系統(tǒng)，上面一根彈簧的上端固定在天花板上，兩小球之間還連接了一根不可伸長的在天花板上，兩小球之間還連接了一根不可伸長的細(xì)線該系統(tǒng)靜止，細(xì)線受到的拉力大小等于細(xì)線該系統(tǒng)靜止，細(xì)線受到的拉力大小等于4 mg.在剪斷了兩球之間的細(xì)線的瞬間，球在剪斷了兩球之間的細(xì)線的瞬間，球A的加速度的加速度aA和和球球B的加速度的加速度aB分別是分別是()變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練A2g，豎直向下；，豎直向下；2g，豎直向下，豎直向下B4g，豎直向上；，豎直向上；4g，豎直向下，豎直向下C2g，豎直向上；，豎直向上；2g，豎直向下，豎直向下D2g，豎直向下；，豎直向下；4g，豎直向下，豎

16、直向下B例例2（06年年5月深圳市第二次調(diào)研考試月深圳市第二次調(diào)研考試10） 如圖所示，用傾角為如圖所示，用傾角為30的光滑木板的光滑木板AB托住質(zhì)托住質(zhì)量為量為m的小球，小球用輕彈簧系住，當(dāng)小球處于靜止的小球，小球用輕彈簧系住，當(dāng)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時，彈簧恰好水平則當(dāng)木板狀態(tài)時，彈簧恰好水平則當(dāng)木板AB突然向下撤離突然向下撤離的瞬間的瞬間 （ ）A小球?qū)㈤_始做自由落體運動小球?qū)㈤_始做自由落體運動B小球?qū)㈤_始做圓周運動小球?qū)㈤_始做圓周運動C小球加速度大小為小球加速度大小為gD小球加速度大小為小球加速度大小為g332AB30D【變式練習(xí)變式練習(xí)】如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的小球與細(xì)的小球與

17、細(xì)線和輕彈簧連接后被懸掛起來，靜止平衡時線和輕彈簧連接后被懸掛起來，靜止平衡時AC和和BC與過與過C的豎直線的夾角都是的豎直線的夾角都是600，則剪斷，則剪斷AC線瞬間，求小球的加速度；剪斷線瞬間，求小球的加速度；剪斷B處彈簧的處彈簧的瞬間，求小球的加速度瞬間，求小球的加速度 ag，方向與豎直方向成，方向與豎直方向成60o角斜向右下方角斜向右下方 a= 方向與豎直方向成方向與豎直方向成300斜向左下方斜向左下方 32g答案：答案：創(chuàng)新練習(xí)（江蘇省啟東市創(chuàng)新練習(xí)（江蘇省啟東市07屆第一學(xué)期期中測試屆第一學(xué)期期中測試5） 如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為M的木塊與水平面接觸，木的木塊與水平面接

18、觸，木塊上方固定有一根直立的輕彈簧，彈簧上端系一帶電塊上方固定有一根直立的輕彈簧，彈簧上端系一帶電且質(zhì)量為且質(zhì)量為m的小球（彈簧不帶電），小球在豎直方向的小球（彈簧不帶電），小球在豎直方向上振動，當(dāng)加上豎直方向的勻強電場后，在彈簧正好上振動，當(dāng)加上豎直方向的勻強電場后，在彈簧正好恢復(fù)到原長時，小球具有最大速度當(dāng)木塊對水平面恢復(fù)到原長時，小球具有最大速度當(dāng)木塊對水平面壓力為零時，小球的加速度大小是壓力為零時，小球的加速度大小是 ( )A mg/MB Mg/mC(M+m)g/mD(M+m)g/MB三、解答兩類動力學(xué)問題的基本方法及步三、解答兩類動力學(xué)問題的基本方法及步驟驟1解答兩類動力學(xué)問題的基本

19、方法解答兩類動力學(xué)問題的基本方法(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，如果是比較復(fù)雜的問題，應(yīng)該明確整的特點，如果是比較復(fù)雜的問題，應(yīng)該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的，找出個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過程程(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象，進(jìn)行分析，并畫示意圖圖中應(yīng)注究對象，進(jìn)行分析，并畫示意圖圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號和方向?qū)γ恳幻髁?、速度、加速度的符號和方向?qū)γ恳粋€力都明確施力物體和受力物體，以免分

20、析個力都明確施力物體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有力時有所遺漏或無中生有(3)應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，通常先用表示物理量的符號運算，解出所求物通常先用表示物理量的符號運算，解出所求物理量的表達(dá)式，然后將已知物理量的數(shù)值及單理量的表達(dá)式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運算求結(jié)果位代入，通過運算求結(jié)果(4)分析流程圖分析流程圖1 1物體的運動情況是由所受的力物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的2 2無論是哪種情況，聯(lián)系力和運無論是哪種情況，聯(lián)系力和運動的動的“橋梁橋梁”都是加速度都是加

21、速度2如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊放在水平地面的物塊放在水平地面上，現(xiàn)在對物塊施加一個大小為上，現(xiàn)在對物塊施加一個大小為F的水平恒力，使物的水平恒力，使物塊從靜止開始向右移動距離塊從靜止開始向右移動距離s后立即撤去后立即撤去F，物塊與，物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為水平地面間的動摩擦因數(shù)為.求：求：(1)撤去撤去F時，物塊的速度大??；時，物塊的速度大??；(2)撤去撤去F后，物塊還能滑行多遠(yuǎn)？后，物塊還能滑行多遠(yuǎn)？即時應(yīng)用即時應(yīng)用(2008年高考海南卷年高考海南卷)科研人員乘氣球進(jìn)行科科研人員乘氣球進(jìn)行科學(xué)考察氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總學(xué)考察氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總

22、質(zhì)量為質(zhì)量為990 kg.氣球在空中停留一段時間后，發(fā)氣球在空中停留一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵住堵住時氣球下現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵住堵住時氣球下降速度為降速度為1 m/s，且做勻加速運動，且做勻加速運動，4 s內(nèi)下降了內(nèi)下降了12 m為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一定的壓艙物此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運動，下定的壓艙物此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運動，下降速度在降速度在5分鐘內(nèi)減少了分鐘內(nèi)減少了3 m/s.若空氣阻力和泄若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量均可忽略，重力加速度漏氣體的質(zhì)量均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求拋掉的壓艙物的質(zhì)量，求拋掉的壓艙物的質(zhì)

23、量題型二題型二 兩類動力問題的求解兩類動力問題的求解將題設(shè)數(shù)據(jù)將題設(shè)數(shù)據(jù)m990 kg，v01 m/s，t4 s，h12 m，t300 s，v3 m/s，g9.89 m/s2代入式得代入式得m101 kg.【答案答案】101 kg2上題中，若要使氣球勻速下上題中，若要使氣球勻速下降，則向艙外拋出的壓艙物的質(zhì)量是降，則向艙外拋出的壓艙物的質(zhì)量是多少？多少？解析解析：若氣球勻速下降，則：若氣球勻速下降，則F(mm)g再根據(jù)再根據(jù)mgFma，hv0tat2解得：解得：m100 kg.答案：答案：100 kg變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練如圖如圖325所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m的人站在自的人站在自動扶梯上，扶梯正以

24、加速度動扶梯上，扶梯正以加速度a向上減速運動，向上減速運動，a與水平方向的夾角為與水平方向的夾角為.求人所受到的支持力求人所受到的支持力和摩擦力和摩擦力題型三題型三 正交分解法的應(yīng)用正交分解法的應(yīng)用例例3【解析解析】法一：以人為研究對法一：以人為研究對象，他站在減速上升的電梯上，受到象，他站在減速上升的電梯上，受到豎直向下的重力豎直向下的重力mg和豎直向上的支持和豎直向上的支持力力FN，還受到水平方向的靜摩擦力，還受到水平方向的靜摩擦力F靜靜，由于電梯斜向下的加速度有一個水，由于電梯斜向下的加速度有一個水平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的方向水平向左，人受力如圖方

25、向水平向左，人受力如圖326甲甲所示，建立如圖所示的坐標(biāo)系，并將所示，建立如圖所示的坐標(biāo)系，并將加速度分解為水平方向加速度加速度分解為水平方向加速度ax和豎直和豎直方向加速度方向加速度ay，如圖，如圖326乙所示，乙所示，則則axacos，ayasin. 圖圖326由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F靜靜max，mgFNmay，解得解得F F靜靜mamacoscos，F(xiàn) FN Nm m( (g ga asinsin) )圖圖327法二：以人為研究對象，受力分法二：以人為研究對象，受力分析如圖析如圖327所示因摩擦力所示因摩擦力F為待為待求，且必沿水平方向，設(shè)為水平向求，且必沿水平方向，設(shè)為水平向右建立如圖所示坐標(biāo)系，并規(guī)定正右建立如圖所示坐標(biāo)系，并規(guī)定正方向方向根據(jù)牛頓第二定律得根據(jù)牛頓第二定律得x方向：方向：mgsinFNsinFcosmay方向：方向：mgcosFsinFNcos0由兩式可解得由兩式可解得FNm(gasin)，F(xiàn)macos.F為負(fù)值，說明摩擦力的實際方向為負(fù)值，說明摩擦力的實際方向與假設(shè)方向相反，為水平向左與假設(shè)方向相反，為水平向左【答案答案】見解析見解析【方法技巧方法技巧】(1)對受多個力作用的物體應(yīng)用牛頓第二定律對受多個力