4.3《牛頓第二定律》

會(huì)計(jì)學(xué)14.3《牛頓第二定律》ppt學(xué)案3牛頓第二定律目標(biāo)定位1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義.2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題.第1頁/共39頁知識(shí)探究自我檢測(cè)第2頁/共39頁一、牛頓第二定律

問題設(shè)計(jì)由上一節(jié)的探究我們已經(jīng)知道：當(dāng)小車的質(zhì)量不變時(shí)，小車的加速度與它所受的力成正比，即a∝F，當(dāng)小車所受的力不變時(shí)，小車的加速度與它的質(zhì)量成反比，即a∝

，那么小車的加速度a、小車的質(zhì)量m以及小車所受的力F的關(guān)系是怎樣的？知識(shí)探究第3頁/共39頁若F、m、a都用國際單位，則F＝ma.第4頁/共39頁要點(diǎn)提煉1.牛頓第二定律(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的

成正比，跟它的質(zhì)量成

，加速度的方向跟作用力的方向

.(2)公式：F＝

，F(xiàn)指的是物體所受的合力.當(dāng)各物理量的單位都取國際單位時(shí)，k＝1，F(xiàn)＝ma.(3)力的國際單位：牛頓，簡(jiǎn)稱

，符號(hào)為

.

“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫做1N，即1N＝

.作用力反比相同kma牛N1kg·m/s2第5頁/共39頁2.對(duì)牛頓第二定律的理解(1)瞬時(shí)性：a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)

，同時(shí)

，為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系.(2)矢量性：F＝ma是矢量表達(dá)式，任一時(shí)刻a的方向均與

的方向一致，當(dāng)合外力方向變化時(shí)a的方向同時(shí)變化，即a與F的方向在任何時(shí)刻均

.(3)同體性：公式F＝ma中各物理量都是針對(duì)

的.變化消失合外力F相同同一物體第6頁/共39頁(4)獨(dú)立性：當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力作用時(shí)，各個(gè)力都滿足F＝ma，每個(gè)力都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，這些加速度的矢量和即為物體具有的

.故牛頓第二定律可表示為合加速度第7頁/共39頁3.合外力、加速度、速度的關(guān)系(1)力與加速度為因果關(guān)系.力是因，加速度是果，只要物體所受的合外力不為零，就會(huì)產(chǎn)生加速度.加速度與合外力方向總

、大小與合外力成

.(2)力與速度無因果關(guān)系.合外力與速度方向可以同向，可以反向；合外力與速度方向

時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，

時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng).相同正比同向反向第8頁/共39頁(3)兩個(gè)加速度公式的區(qū)別a＝

是加速度的定義式，是

法定義的物理量，a與v、Δv、Δt均

；a＝

是加速度的決定式，加速度由其受到的合外力和質(zhì)量決定.比值定義無關(guān)第9頁/共39頁延伸思考在地面上，停著一輛卡車，你使出全部力氣也不能使卡車做加速運(yùn)動(dòng)，這與牛頓第二定律矛盾嗎？為什么？答案不矛盾，牛頓第二定律公式中的F指的是物體受到的合外力，大卡車在水平方向上不只受到推力，還同時(shí)受到地面摩擦力的作用，它們相互平衡，即卡車受到的合外力為零，加速度為零，故卡車不做加速運(yùn)動(dòng).第10頁/共39頁二、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用1.解題步驟(1)確定研究對(duì)象.(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，作出受力和運(yùn)動(dòng)示意圖.(3)求合外力F或加速度a.(4)根據(jù)F＝ma列方程求解.第11頁/共39頁2.解題方法(1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合外力，加速度的方向與物體所受合外力的方向相同.(2)正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法求物體的合外力.①建立坐標(biāo)系時(shí)，通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度)，將物體所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，F(xiàn)y＝0.第12頁/共39頁第13頁/共39頁典例精析一、對(duì)牛頓第二定律的理解例1下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是(

)A.由F＝ma可知，物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正

比，與物體的加速度成反比B.由m＝

可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與

其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比第14頁/共39頁C.由a＝

可知，物體的加速度與其所受合外力成正比，

與其質(zhì)量成反比D.由m＝

可知，物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和

它所受到的合外力求出第15頁/共39頁解析a＝

是加速度的決定式，a與F成正比，與m成反比；F＝ma說明力是產(chǎn)生加速度的原因，但不能說F與m成正比，與a成正比；質(zhì)量是物體的固有屬性，與F、a皆無關(guān)，但物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它所受到的合外力求出.答案CD第16頁/共39頁針對(duì)訓(xùn)練初始時(shí)靜止在光滑水平面上的物體，受到一個(gè)逐漸減小的水平力的作用，則這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)情況為(

)A.速度不斷增大，但增大得越來越慢B.加速度不斷增大，速度不斷減小C.加速度不斷減小，速度不斷增大D.加速度不變，速度先減小后增大第17頁/共39頁解析水平面光滑，說明物體不受摩擦力作用，物體所受到的水平力即為其合外力.力逐漸減小，合外力也逐漸減小，由公式F＝ma可知：當(dāng)F逐漸減小時(shí)，a也逐漸減小，但速度逐漸增大.答案AC第18頁/共39頁二、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用例2如圖1所示，一質(zhì)量為8kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，用一水平力F＝20N拉物體由A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過8s后撤去拉力F，再經(jīng)過一段時(shí)間物體到達(dá)B點(diǎn)停止.求：(g＝10m/s2)圖1第19頁/共39頁(1)在拉力F作用下物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??；解析對(duì)物體受力分析，如圖所示豎直方向mg＝FN水平方向，由牛頓第二定律得F－μFN＝ma1答案0.5m/s2第20頁/共39頁(2)撤去拉力時(shí)物體的速度大??；解析撤去拉力時(shí)物體的速度v＝a1t解得v＝4m/s答案4m/s第21頁/共39頁(3)撤去拉力F后物體運(yùn)動(dòng)的距離.解析撤去拉力F后由牛頓第二定律得－μmg＝ma2解得a2＝－μg＝－2m/s2由0－v2＝2a2x答案4m第22頁/共39頁例3如圖2所示，質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，物體受到大小為20N、與水平方向成37°角斜向下的推力F作用時(shí)，沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大小.(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖2解析取物體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，建立直角坐標(biāo)系.第23頁/共39頁在水平方向上：Fcos37°－Ff＝ma ①在豎直方向上：FN＝mg＋Fsin37° ②又因?yàn)椋篎f＝μFN ③聯(lián)立①②③得：a＝5m/s2答案5m/s2第24頁/共39頁課堂要點(diǎn)小結(jié)1.牛頓第二定律和力的單位(1)內(nèi)容(2)表達(dá)式：F＝ma(3)國際單位制中力的單位：N,1N＝1kg·m/s22.牛頓第二定律的特點(diǎn)(1)瞬時(shí)性；(2)矢量性；(3)同體性；(4)獨(dú)立性.第25頁/共39頁3.應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟和基本方法一般步驟：(1)確定研究對(duì)象；(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析；(3)求出合外力或加速度；(4)根據(jù)牛頓第二定律F＝ma列方程求解.基本方法：(1)兩個(gè)力作用時(shí)可用矢量合成法，也可用正交分解法；(2)多個(gè)力作用時(shí)可用正交分解法.第26頁/共39頁1.(牛頓第二定律的理解)關(guān)于牛頓第二定律，以下說法中正確的是(

)A.由牛頓第二定律可知，加速度大的物體，所受的合外力一

定大B.牛頓第二定律說明了，質(zhì)量大的物體，其加速度一定小C.由F＝ma可知，物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量成正比D.對(duì)同一物體而言，物體的加速度與物體所受到的合外力成

正比，而且在任何情況下，加速度的方向，始終與物體所受

的合外力方向一致自我檢測(cè)1234第27頁/共39頁1234解析加速度是由合外力和質(zhì)量共同決定的，故加速度大的物體，所受合外力不一定大，質(zhì)量大的物體，加速度不一定小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量無關(guān)，故C錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知，物體的加速度與物體所受到的合外力成正比，并且加速度的方向與合外力方向一致，故D選項(xiàng)正確.答案D第28頁/共39頁12342.(牛頓第二定律的理解)從勻速上升的氣球上釋放一物體，在釋放的瞬間，物體相對(duì)地面將具有(

)A.向上的速度 B.向下的速度C.向上的加速度 D.向下的加速度第29頁/共39頁1234解析由牛頓第二定律a＝

可知，a與F同向，在釋放的瞬間，物體只受重力，方向豎直向下，C錯(cuò)誤，D正確；在釋放的瞬間，物體和氣球具有相同的速度，A正確，B錯(cuò)誤.答案AD第30頁/共39頁12343.(牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)如圖3所示，質(zhì)量為4kg的物體靜止在水平面上.現(xiàn)用大小為40N，與水平方向夾角為37°的斜向上的力拉物體，使物體沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng).(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖3第31頁/共39頁1234(1)若水平面光滑，物體的加速度是多大？解析水平面光滑時(shí)，物體的受力情況如圖甲所示由牛頓第二定律：Fcos37°＝ma1

①解得a1＝8m/s2 ②答案8m/s2第32頁/共39頁1234(2)若物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，物體的加速度是多大？解析水平面不光滑時(shí)，物體的受力情況如圖乙所示Fcos37°－Ff＝ma2 ③FN′＋Fsin37°＝mg ④Ff＝μFN′ ⑤由③④⑤得：a2＝6m/s2答案6m/s2第33頁/共39頁12344.(牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)如圖4所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對(duì)靜止，球的質(zhì)量為1kg.(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況；(2)求懸線對(duì)球的拉力大小.圖4第34頁/共39頁1234解析解法一(合成法)(1)小球和車廂相對(duì)靜止，它們的加速度相同.以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖所示，小球所受合力為F合＝mgtan37°.由牛頓第二定律得小球的加速度為第35頁/共39頁1234加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同，車廂做的是向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng).解法二(正交分解法)(1)建立直角坐標(biāo)系如圖所示，正交分解各力，根