高中物理牛頓第二定律

高中物理牛頓第二定律第1頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、教學(xué)目標(biāo)1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式；2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系；3.知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的．4.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、概括能力和分析推理能力?.滲透物理學(xué)研究方法的教育．第2頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四上節(jié)課實(shí)驗(yàn)探討其數(shù)學(xué)表達(dá)式是：(其中k為比例常數(shù))力對(duì)物體產(chǎn)生的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟引起這個(gè)加速度的力的方向相同

a∝或F=Kma在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個(gè)單位就是這樣定義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N，即1N=1kg·m/s2?？梢姡绻鸉=Kma中都用國(guó)際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡(jiǎn)化為F=ma，這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式。第3頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、牛頓第二定律的推廣當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，牛頓第二定律也是正確的，不過(guò)這時(shí)F代表的是物體所受外力的合力。牛頓第二定律更一般的表述是：1、牛頓第二定律的內(nèi)容:其數(shù)學(xué)表達(dá)式是：牛頓第二定律物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟引起這個(gè)加速度的力的方向相同F(xiàn)=ma物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比加速度的方向跟合外力的方向相同數(shù)學(xué)表達(dá)式是：F合=ma第4頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

F合與a均是對(duì)同一研究對(duì)象，F(xiàn)合中的每一個(gè)力均應(yīng)是同一研究對(duì)象所受的力牛頓第二定律的理解應(yīng)注意五點(diǎn)：1、F合表示的是物體所受的合外力，而不是其中的一個(gè)力或幾個(gè)力2、矢量性：3、瞬時(shí)性：即公式中的F合與a都是矢量，且二者方向相同即物體在某一時(shí)刻的加速度與該時(shí)刻的合外力相關(guān)。合外力恒定不變，加速度也恒定不變；合外力隨時(shí)間變化，加速度也隨時(shí)間變化；合外力在某時(shí)刻停止作用，加速度也隨即消失4同一性：5、獨(dú)立性:

力F對(duì)物體產(chǎn)生的加速度a只與力F有關(guān),與物體受到的其它力無(wú)關(guān)

第5頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四牛頓第二定律以簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式表明了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系．使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況有機(jī)地聯(lián)系起來(lái).7．定律的物理意義6.相對(duì)性：自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時(shí)將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對(duì)于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。第6頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用舉例例1、從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒俏覀冇昧μ嵋粋€(gè)很重的物體時(shí)卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無(wú)矛盾？為什么？答：沒有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個(gè)力應(yīng)是合外力?，F(xiàn)用力提一很重的物體時(shí)，物體仍靜止，說(shuō)明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。第7頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例2、下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體所受合外力越大，加速度越大。B．物體所受合外力越大，速度越大。C．物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小。D．物體的加速度大小不變一定受恒力作用應(yīng)用舉例第8頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用牛頓第二定律解決問(wèn)題常見的分兩類1.已知力學(xué)問(wèn)題求解運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題2.已知運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題求解力學(xué)問(wèn)題第9頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一．已知作用在物體上的力，分析、確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．【例1】一個(gè)靜止在光滑水平面上的物體，質(zhì)量為2kg，受水平拉力F＝6N的作用從靜止開始運(yùn)動(dòng)，求物體2s末的速度及2s內(nèi)的位移．第10頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四加難度已知物體與平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，其他條件不變，那么如何來(lái)求物體2s末的速度及2s內(nèi)的位移呢．第11頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四再加難度：1.如果物體所受外力如下圖，水平面光滑，其他條件不變，結(jié)果會(huì)如何呢？第12頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四再加難度：2.如果物體所受外力如下圖，水平面不光滑，物體與平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，其他條件不變，結(jié)果會(huì)如何呢？第13頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四質(zhì)量為m=2Kg的物體靜止在水平地面上，受到一個(gè)大小為F=8牛頓且方向與水平方向成370的傾角的拉力后開始勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在2秒內(nèi)前進(jìn)4米遠(yuǎn)，求物體與水平面地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少？第14頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角是30°，滑雪板與雪地之間光滑，求5s內(nèi)滑下的路程?第15頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四再加難度【例2】一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角是30°，滑雪板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4，求5s內(nèi)滑下的路程?第16頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二．已知物體運(yùn)動(dòng)情況，求解物體受力情況【例3】1000T的列車由車站出發(fā)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，列車經(jīng)過(guò)100s，通過(guò)的路程是1000m，已知運(yùn)動(dòng)阻力是車重的0.005倍，求列車機(jī)車的牽引力大小?第17頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【例4】如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的物體在與水平面成30°角的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.5m的距離，速度由0.6m／s變?yōu)?.4m／s，已知物體跟桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，求作用力F的大?。╣＝9.8m／）．第18頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以v=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角為30°，在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程為s=60m。求滑雪人的加速度和阻力第19頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四習(xí)題加深2.一輛載貨的汽車，總質(zhì)量是4.0×103kg,牽引力4.8×103N,從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)10s前進(jìn)了40m。求汽車受到的阻力3.光滑水平地面上放置一質(zhì)量為2kg的物體,受到與水平成37°夾角,大小為10N的力F作用,求加速度a.物體由靜止出發(fā),求2s后的速度和位移若物體與地面間的摩擦因數(shù)為μ=0.2,試求以上各量第20頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.質(zhì)量為2kg的物體置于水平地面上，用水平力F使它從靜止開始運(yùn)動(dòng)，第4s末物體的速度為24m/s，此時(shí)撤去拉力F，物體還能繼續(xù)滑行72m停下，求（1）水平力F(2)地面對(duì)物體的摩擦力和摩擦因數(shù)第21頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.一個(gè)物體從光滑的斜面的頂端由靜止滑下，物體受到幾個(gè)力的作用？加速度有多大？若斜面長(zhǎng)度為s，斜面的傾角為θ。求物體滑至斜面底端的時(shí)間和速度大小若物體與斜面間的摩擦因數(shù)為μ，求以上各量若已知物體沿斜面下滑的加速度為a，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)第22頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.如下圖所示,小車沿水平面以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng),車上固定的硬桿與水平面間的夾角為ɑ，桿的末端固定著質(zhì)量為m的小球,則桿對(duì)小球的彈力多大?第23頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如圖所示,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.求細(xì)線受到的作用力(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)第24頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如下圖所示，質(zhì)量為5kg的小車在光滑的水平地面上，車長(zhǎng)0.36m。在車的右端放一質(zhì)量為1kg可視為質(zhì)點(diǎn)的鐵塊，鐵塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，當(dāng)對(duì)小車施加水平向右16N拉力時(shí)，求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊滑到小車的左端？F第25頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【例5】在汽車中的懸線上掛一個(gè)小球，實(shí)際表明，當(dāng)汽車在水平面上做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸線與豎直方向成一角度θ，已知小球質(zhì)量為m，汽車的加速度為a，求懸線張力F為多大?第26頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第27頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四總結(jié)應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為二類、一類是已知物體受力情況求解物體的運(yùn)動(dòng)狀況，另一類是已知物體運(yùn)動(dòng)狀況，求解物體受力．無(wú)論哪一類習(xí)題，它們的解題方法都遵循基本規(guī)律，應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟為：①認(rèn)真分析題意，建立物理圖景．明確已知量和所求量．②選取研究對(duì)象，所選取的對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)（有關(guān)這一點(diǎn)，我們以后再講解）．③對(duì)研究對(duì)象的受力進(jìn)行分析．利用力的合成與分解，求合力表達(dá)式方程或分力表達(dá)式方程．④對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求得物體加速度表達(dá)式．⑤根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，聯(lián)合力的合成、分解的方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組成方程組．⑥求解方程組，解出所求量，若有必要，對(duì)所求量進(jìn)行討論．第28頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三多個(gè)物體組成的連接體中應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律【例6】在光滑水平地面上有兩個(gè)彼此接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為M和m．若用水平推力F作用于A物體，使A、B一起運(yùn)動(dòng)，如圖3－17所示．求A、B兩物體間的相互作用力為多大，若將力F作用于B物體，AB間的相互作用力又為多大．第29頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂反饋練習(xí)1.質(zhì)量為12.5t的電車，由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)8s速度達(dá)到14.4km/h，電車所受阻力為2.5×103N，電車的牽引力多大?2.如圖1所示，質(zhì)量為10kg的物體，在水平地面上向左運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與此同時(shí)物體受到一個(gè)水平向右的推力F=30N的作用，求物體的加速度大小及方向？(g=10m/s2)第30頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.質(zhì)量相等的五個(gè)木塊，并排放在光滑水平地面上，當(dāng)用水平力F推第1個(gè)木塊時(shí)，如圖，求：第2塊推第3塊、第3塊推第4塊的力分別是多大？第31頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.如圖3所示，質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面的摩擦可忽略不計(jì)，質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦因數(shù)為μ,在已知水平推力F的作用下，A、B做加速運(yùn)動(dòng)。求A對(duì)B的作用力。圖3第32頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第33頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日