【同步導(dǎo)學(xué)】高中物理課件 5.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析課件 滬科必修1

5．3牛頓第二定律1．實(shí)驗(yàn)表明：物體的加速度與物體的合外力成

______，與物體的質(zhì)量成______．?dāng)?shù)學(xué)式子為

_______.寫成F＝kma.如果各量都采用國際單位，

則k＝___，F(xiàn)＝____.這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)

表達(dá)式．牛頓第二定律的內(nèi)容：物體的加速度跟________

成正比，跟物體的______成反比．正比反比F∝ma1ma合外力質(zhì)量1m/s2三者取不同的單位，k的數(shù)值不一樣．在國際單位制中，力的單位是牛頓，符號(hào)N，由定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力，叫做1N，即1N＝1kg·m/s2，可知k＝1.所以，在應(yīng)用公式F＝ma進(jìn)行計(jì)算時(shí)，F(xiàn)、m、a的單位必須統(tǒng)一為國際單位制中相應(yīng)的單位．3．牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟(1)確定__________．(2)分析物體的__________，畫出研究對(duì)象的

__________．(3)求出合力．(4)根據(jù)______________和______________建立

方程并求解．注意用國際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理

量的單位．研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)情況受力情況運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律牛頓第二定律牛頓第二定律●要點(diǎn)梳理(1)瞬時(shí)性：牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律，力和加速度同時(shí)存在、同時(shí)變化、同時(shí)消失．F＝ma是對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中的每一瞬間成立的，某一時(shí)刻的加速度的大小總是跟那一時(shí)刻的合外力的大小成正比，即有力的作用就有加速度產(chǎn)生．(2)矢量性：因?yàn)樽饔昧與加速度a都是矢量，所以F＝ma是一個(gè)矢量表達(dá)式，它反映了加速度a和合外力F的方向始終保持一致，而速度的方向與合外力的方向沒有必然的聯(lián)系．(3)獨(dú)立性：物體受幾個(gè)外力作用，在一個(gè)外力作用下產(chǎn)生的加速度只與此外力有關(guān)，與其他力無關(guān)，合加速度和合外力有關(guān)．這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立作用原理．對(duì)力的獨(dú)立作用原理的理解：①作用在物體上的一個(gè)力，總是獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度，與物體是否受到其他力的作用無關(guān)．如落體運(yùn)動(dòng)和拋體運(yùn)動(dòng)中，不論物體是否受到空氣阻力，重力產(chǎn)生的加速度總是g.②作用在物體上的一個(gè)力產(chǎn)生的加速度，與物體所受到的其他力是同時(shí)作用還是有先后關(guān)系無關(guān)．例如，跳傘運(yùn)動(dòng)員開傘前只受重力作用(忽略空氣阻力)，開傘后既受重力作用又受阻力作用，但重力產(chǎn)生的加速度總是g.(4)同一性：加速度和合外力對(duì)應(yīng)于同一研究物體，即F、a、m針對(duì)同一對(duì)象．(5)相對(duì)性：加速度a是相對(duì)于地面的(或相對(duì)于地面靜止和勻速運(yùn)動(dòng)的物體)，即相對(duì)于慣性參考系的．牛頓第二定律僅適用于慣性參考系．●疑點(diǎn)點(diǎn)辨辨析析(1)比較較a＝Δv/ΔΔt和a＝F/m①定義義式式：：以以已已知知物物理理量量，，來來定定義義新新的的物物理理量量的的式式子子．．決定定式式：：用用某某些些物物理理量量決決定定另另一一個(gè)個(gè)物物理理量量的的式式子子．．②a＝Δv/ΔΔt和a＝F/m分別別是是加加速速度度的的定定義義式式與與決決定定式式．．定定義義式式a＝Δv/ΔΔt表示示加加速速度度定定義義為為速速度度變變化化量量與與所所用用時(shí)時(shí)間間的的比比值值，，而而a＝F/m則揭揭示示了了加加速速度度決決定定于于物物體體所所受受的的合合外外力力與與物物體體的的質(zhì)質(zhì)量量．．(2)牛頓頓第第一一定定律律和和牛牛頓頓第第二二定定律律的的關(guān)關(guān)系系雖然然由由牛牛頓頓第第二二定定律律可可以以得得出出，，當(dāng)當(dāng)物物體體不不受受外外力力或或所所受受合合力力為為0時(shí)，，物物體體將將保保持持勻勻速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)或或靜靜止止?fàn)顮顟B(tài)態(tài)，，但但是是不不能能說說牛牛頓頓第第一一定定律律是是牛牛頓頓第第二二定定律律的的特特殊殊情情況況．．牛牛頓頓第第一一定定律律有有其其自自身身的的物物理理意意義義和和獨(dú)獨(dú)立立地地位位，，如如給給出出了了力力的的定定性性概概念念，，給給出出了了慣慣性性概概念念，，是是整整個(gè)個(gè)動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)的的出出發(fā)發(fā)點(diǎn)點(diǎn)等等；；而而牛牛頓頓第第二二定定律律則則進(jìn)進(jìn)一一步步定定量量地地揭揭示示了了加加速速度度與與力力以以及及質(zhì)質(zhì)量量間間的的關(guān)關(guān)系系．．根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律得得x方向：mgsinθ－Nsinθ－fcosθ＝ma①y方向：mgcosθ＋fsinθ－Ncosθ＝0②由①②兩式可解得N＝m(g－asinθ)，f＝－macosθf為負(fù)值，說明明摩擦力的實(shí)實(shí)際方向與假假設(shè)方向相反反，為水平向向左．解法二：以人為研究究對(duì)象，他站站在減速上升升的電梯上，，受到豎直向向下的重力mg和豎直向上的的支持力N，還受到水平平方向的靜摩摩擦力f.由于物體斜向向下的加速度度有一個(gè)水平平向左的分量量，故可判斷斷靜摩擦力的的方向水平向向左．人受力力如圖甲所示示，建立如圖圖所示的坐標(biāo)標(biāo)系，并將加加速度分解為為水平加速度度ax和豎直加速度度ay，如圖乙所示示，則ax＝acosθ，ay＝asinθ由牛頓第二定定律得f＝max，mg－N＝may求得f＝macosθ，N＝m(g－asinθ)．【答案】見解析析【方法技技巧】分解加加速度度比分分解力力簡單單．【方法總總結(jié)】應(yīng)用牛牛頓第第二定定律解解題的的一般般步驟驟：①確定研研究對(duì)對(duì)象，，明確確所研研究的的物理理過程程．②分析物物體的的受力力情況況與運(yùn)運(yùn)動(dòng)情情況，，畫出出必要要的草草圖．．③由牛頓頓第二二定律律列方方程F合＝ma或Fx＝max，F(xiàn)y＝may求解．．【答案】A【解析】不可伸伸長的的細(xì)繩繩的拉拉力變變化時(shí)時(shí)間可可以忽忽略不不計(jì)，，因此此可稱稱為“突變彈彈力”，甲圖圖中剪剪斷OA后，A、B兩球立立即達(dá)達(dá)到共共同加加速度度，A、B間的細(xì)細(xì)繩拉拉力立立即變變?yōu)榱懔?，故故有：：aA＝aB＝g.當(dāng)A、B間是輕輕彈簧簧相連連時(shí)，，剪斷斷OA后，彈彈簧形形變量量尚未未改變變，其其彈力力將逐逐漸減減小，，可稱稱為“漸變彈彈力”．因此，，這時(shí)時(shí)B球加速速度仍仍為零零，即即aB＝0，A球加速速度為為aA＝2g.【答案】甲：aA＝aB＝g乙：aA＝2g，aB＝0【方法總總結(jié)】(1)求瞬時(shí)時(shí)加速速度的的基本本思路路：①首先，，確定定該瞬瞬時(shí)物物體受受到的的作用用力，，還要要注意意分析析物體體在這這一瞬瞬時(shí)前前、后后的受受力及及其變變化情情況．．②由牛頓頓第二二定律律列方方程，，求解解瞬時(shí)時(shí)加速速度．．(2)明確兩兩種基基本模模型的的特點(diǎn)點(diǎn)①輕繩不不需要要形變變恢復(fù)復(fù)時(shí)間間，在在瞬時(shí)時(shí)問題題中，，其彈彈力可可以突突變，，成為為零或或別的的值．．②輕彈簧簧(或橡皮皮繩)需要較較長的的形變變恢復(fù)復(fù)時(shí)間間，在在瞬時(shí)時(shí)問題題中，，其彈彈力不不能突突變，，大小小不變變．【答案】C下面是是一個(gè)個(gè)同學(xué)學(xué)對(duì)該該題的的一種種解法法：(2)若將圖圖甲中中的細(xì)細(xì)線L1改變?yōu)闉殚L度度相同同、質(zhì)質(zhì)量不不計(jì)的的輕彈彈簧，，如圖圖乙所所示，，其他他條件件不變變，求求解的的步驟驟與(1)完全相相同，，即a＝gtanθ，你認(rèn)認(rèn)為這這個(gè)結(jié)結(jié)果正正確嗎嗎？請(qǐng)請(qǐng)說明明理由由．輕繩、、輕桿桿和輕輕彈簧簧是中中學(xué)物物理中中常用用的模模型，，它們們所產(chǎn)產(chǎn)生的的形變變和彈彈力有有不同同的特特點(diǎn)，，比較較如下下：比較項(xiàng)目繩桿彈簧形變情況只能伸長認(rèn)為長度不變既可伸長也可壓縮施力和受力情況只能施加拉力和受拉力能施加拉力或壓力也能受拉或受壓與桿相同力的方向沿著繩子不一定沿桿沿彈簧伸縮方向力的變化可發(fā)生突變可發(fā)生突變只能發(fā)生漸變【解析】(1)不正確確理理由略略(2)正確理理由由略【答案】見解析析應(yīng)用牛牛頓定定律解解決動(dòng)動(dòng)力學(xué)學(xué)問題題的重重要方方法——極限法法．物理學(xué)學(xué)中的的臨界界問題題，指指在一一種運(yùn)運(yùn)動(dòng)形形式(或物理理過程程和物物理狀狀態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)闉榱硪灰环N運(yùn)運(yùn)動(dòng)形形式(或物理理過程程和物物理狀狀態(tài))時(shí)，存存在著著分界界限的的現(xiàn)象象，這這種分分界限限通常常以臨臨界值值或臨臨界狀狀態(tài)的的形式式出現(xiàn)現(xiàn)在不不同的的問題題中，，如力力學(xué)中中的臨臨界速速度和和臨界界加速速度等等．在應(yīng)用用牛頓頓定律律解決決動(dòng)力力學(xué)問問題中中，當(dāng)當(dāng)物體體運(yùn)動(dòng)動(dòng)的加加速度度不同同時(shí)，，物體體有可可能處處于不不同的的狀態(tài)態(tài)，特特別是是題目目中出出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語語時(shí)，，往往往會(huì)有有臨界界現(xiàn)象象．此此時(shí)要要采用用極限限分析析法，，看物物體在在不同同加速速度時(shí)時(shí)，會(huì)會(huì)有哪哪些現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)發(fā)生，，盡快快找出出臨界界點(diǎn)，，求出出臨界界條件件．【解析】(1)P做勻加加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，它受受到的的合外外力一一定是是恒力力．P受到的的外力力共有有3個(gè)：重重力、、向上上的力力F及Q對(duì)P的支持持力N，其中中重力力Mg為恒力力，N為變力力，題題目說說0.2s以后F為恒力力，說說明t＝0.2s的時(shí)刻刻，正正是P與Q開始脫脫離接接觸的的時(shí)刻刻，即即臨界界點(diǎn)．．(2)t＝0.2s的時(shí)刻刻，是是Q對(duì)P的作用用力N恰好減減為零零的時(shí)時(shí)刻，，此時(shí)時(shí)刻P與Q具有相相同的的速度度及加加速度度．因因此，，此時(shí)時(shí)刻彈彈簧并并未恢恢復(fù)原原長，，也不不能認(rèn)認(rèn)為此此時(shí)刻刻彈簧簧的彈彈力為為零．．(3)t＝0時(shí)刻，，是力力F最小的的時(shí)刻刻，此此時(shí)刻刻F?。?M＋m)a(a為它們們的加加速度度)．隨后后，由由于彈彈簧彈彈力逐逐漸變變小，，而P與Q受到的的合力力保持持不變變，因因此力力F逐漸變變大，，至t＝0.2s時(shí)刻，，F(xiàn)增至最最大，，此時(shí)時(shí)刻F大＝M(g＋a)．以上三三點(diǎn)中中第(2)點(diǎn)是解解決此此問題題的關(guān)關(guān)鍵所所在，，只有有明確確了P與Q脫離接接觸的的瞬間間情況況，才才能確確定這這0.2s時(shí)間內(nèi)內(nèi)物體體的位位移，，從而而求出出加速速度a，其余余問題題也就就迎刃刃而解解了．．【答案】F大＝168N，F(xiàn)?。?2N1．下列列物理理量單單位中中，屬屬于國國際單單位制制的基基本單單位有有()A．kgB．mC．m/s2D．N【解析】力學(xué)是是研究究物體體運(yùn)動(dòng)動(dòng)變化化過程程中力力與運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的關(guān)系系，因因此聯(lián)聯(lián)系物物體自自身屬屬性的的量(質(zhì)量)和反映映空間間尺度度的量量(長度)以及時(shí)時(shí)間，，必然然與物物體受受力后后的運(yùn)運(yùn)動(dòng)變變化聯(lián)聯(lián)系得得最密密切、、最普普遍，，所以以這三三個(gè)物物理量量也最最基本本，事事實(shí)也也表明明，用用這三三個(gè)量量做基基本單單位，，可使使力學(xué)學(xué)的基基本單單位數(shù)數(shù)目最最少，，所以以在力力學(xué)中中m、kg、s為國際際單位位，故故選項(xiàng)項(xiàng)A、B正確．．【答案】AB2．對(duì)靜靜止在在光滑滑水平平面上上的物物體施施加一一水平平拉力力，當(dāng)當(dāng)力剛剛開始始作用用時(shí)()A．物體體立即即獲得得速度度B