牛頓第二定律課件

第三節(jié)牛頓第二定律第四章

牛頓運(yùn)動(dòng)定律目錄CONTENTS01學(xué)習(xí)目標(biāo)02情景導(dǎo)入03新課講解04小試牛刀05課堂小結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)01學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義2.了解單位“牛頓”是怎樣被定義的3.應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題情境導(dǎo)入02大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)與F1-賽車的角逐

賽車常采用碳纖維材料，質(zhì)量小、強(qiáng)度高，并且賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)也非常強(qiáng)勁，短時(shí)間內(nèi)能獲得較大的速度。加速度a作用力F質(zhì)量m三者之間存在怎樣的定量關(guān)系呢？新課講解03溫故知新①當(dāng)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與它所受到的力成正比。加速度與力的關(guān)系aFO溫故知新加速度與質(zhì)量的關(guān)系aO②當(dāng)保持物體的受力不變時(shí)，物體的加速度與它質(zhì)量的倒數(shù)成正比。一、牛頓第二定律

大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都可以得出與上節(jié)課實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)論，由此可以總結(jié)出一般性的規(guī)律：

物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同這就是牛頓第二定律k為比例系數(shù)牛頓第二定律不僅闡述了力、質(zhì)量和加速度三者的數(shù)量關(guān)系，還明確了加速度和力的方向關(guān)系。牛頓第二定律的表達(dá)式F＝kma中

k的數(shù)值取決于F、m、a的單位的選取當(dāng)

k=1

時(shí)，質(zhì)量m=1kg的物體，在某力的作用下獲得a=1m/s2的加速度所需要的力：F

=

ma

=

1kg×1m/s2

=1kg·m/s2把1kg·m/s2

叫做“一個(gè)單位”的力力

F的單位就是千克米每二次方秒后人為了紀(jì)念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號(hào)

N表示.二、力的單位牛頓第二定律的認(rèn)識(shí)和理解①成立在大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)上②國(guó)際單位制下，F(xiàn)

=

ma③

對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每一瞬間都是成立的即物體的加速度與物體所受的合力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失④作用在物體上的每個(gè)力都獨(dú)立地使物體產(chǎn)生加速度，與物體是否受其他力的作用無(wú)關(guān)，但物體的加速度表現(xiàn)為合力產(chǎn)生的加速度，也是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和螞蟻的困惑：

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，可是螞蟻無(wú)論怎樣用力都推不動(dòng)一塊放在水平地面上的磚頭，牛頓第二定律是否錯(cuò)了？咦，

F＝ma，加速度去哪了？這里的F指的是合力靜摩擦力f推力F牛頓第二定律的認(rèn)識(shí)和理解合外力、加速度、速度之間的關(guān)系合外力決定加速度的大小和方向物體質(zhì)量一定時(shí)，物體受到的合外力越大，物體的加速度就越大，但是物體速度不一定越大mABC物體位于B點(diǎn)時(shí)，彈簧處于自由伸長(zhǎng)狀態(tài)物體從A到B的過(guò)程中，合力越來(lái)越小，加速度越來(lái)越小，某刻合力為零，物體速度達(dá)到峰值，后續(xù)物體將做減速運(yùn)動(dòng)大小方向與v、?v大小無(wú)關(guān)由

?v/?t決定與

F合

成正比與

m成反比與?v方向一致與

F合

方向一致合外力、加速度、速度之間的關(guān)系三、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用①動(dòng)力學(xué)方法測(cè)質(zhì)量②分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由牛頓第二定律

變形可得

，由此可知，只要物體受到的合外力與物體的加速度就可以求出物體的質(zhì)量牛頓第二定律揭示的是力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的定量關(guān)系，它說(shuō)明物體在非平衡狀態(tài)下受到的合外力必然不為零例題:某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過(guò)程中，細(xì)線就會(huì)偏過(guò)一定角度并相對(duì)車廂保持靜止，通過(guò)測(cè)定偏角的大小就能測(cè)定列車的加速度。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的夾角為

，求列車的加速度。mgFTFa【解析】方法1：矢量合成法以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖。則F=mgtanθ由牛頓第二定律得：a＝gtanθ

方向水平向右【解析】方法2：正交分解法在豎直方向有

FT

cosθ＝

mg（1）在水平方向有FT

sinθ＝

ma

（2）小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立直角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力

FT分解為水平方向的

Fx和豎直方向的

Fy。兩式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為：

a＝gtanθ

方向水平向右mgFTFxaFy

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．通常選取加速方向作為正方向(不分解加速度)，將物體所受的其他力正交分解后，列方程

Fx＝ma，F(xiàn)y＝0。xyF合GN②分析受力情況

畫受力分析圖求合外力求a③運(yùn)動(dòng)情況的分析選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式④根據(jù)牛頓第二定律F合=ma

列方程求解橋梁：加速度a①選擇研究對(duì)象通常的解題步驟小試牛刀041.如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上以加速度a向右加速運(yùn)動(dòng)。貨箱中石塊B的質(zhì)量為m，則關(guān)于石塊B的受力說(shuō)法正確的是(

)A.石塊B受到周圍其他石塊的作用力方向水平向右，大于等于maB.石塊B受到周圍其他石塊的作用力方向斜向右上，大小等于C.如果貨車的加速度很小，石塊B受到周圍其他石塊的作用力可能為零D.如果貨車的加速度很大，石塊B受到周圍其他石塊的作用力可能為零B答案：B解析：AB.石塊具有向右的加速度，由于重力方向豎直向下，則石塊B受到周圍共他石塊的作用力方向斜向右上方，且A錯(cuò)誤，B正確;CD.只有自由落體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，石塊B受到周圍其他石塊的作用力為零，CD錯(cuò)誤。2.如圖所示，直角形桿ABC在豎直面內(nèi)，BC段水平，AB段豎直，質(zhì)量為m的小球用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線連接在兩段桿上，OE段水平，DO段與豎直方向的夾角為

.只剪斷EO段細(xì)線的瞬間，小球的加速度為

；而只剪斷DO段細(xì)線的瞬間，小球的加速度為

，則

為(

)A.1

B. C.2

D.B答案：B解析：只剪斷

段細(xì)線的瞬間，小球的加速度為

，只剪斷

段細(xì)線的瞬間，小球的加速度為

，則

，選項(xiàng)B正確。學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入新課講解小試牛刀課堂小結(jié)3.如圖所示，飛船與空間站對(duì)接后，在推力F作用下一起向前運(yùn)動(dòng)。飛船和空間站的質(zhì)量分別為m和M，則飛船和空間站之間的作用力大小為(

)A.

B.

C.

D.A答案：A解析：根據(jù)題意，對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律有對(duì)空間站分析有解兩式可得飛船和空間站之間的作用力。學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入新課講解小試牛刀課堂小結(jié)4.如圖甲所示，物塊

用輕彈簧連接，靜止在光滑水平面上，彈簧處于原長(zhǎng)。

時(shí)刻，對(duì)A施加水平向右的恒力F，在

時(shí)間內(nèi)兩物塊的加速度a隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。則(

)A.

的質(zhì)量相等B.

時(shí)刻，A

的速度大于

B

的速度C.

時(shí)刻，

間的距離最小D.

時(shí)刻后，一起做勻加速運(yùn)動(dòng)B答案：B解析：A.初始時(shí)刻，根據(jù)牛頓第二定律AB加速度相等時(shí)根據(jù)圖乙可知可得故A錯(cuò)誤;B.圖像與時(shí)間軸圍成的面積表示速度變化量，根據(jù)圖乙可知，時(shí)刻，A的速度大于B的速度，故B正確;C.時(shí)刻，A的速度大于B的速度，兩物體仍在接近，故C錯(cuò)誤;D.時(shí)刻后，彈簧繼續(xù)壓縮，則A的加速度繼續(xù)減小，B的加速度繼續(xù)增大，加速度不同，故D錯(cuò)誤。課堂小結(jié)05①

牛頓第二定律（1）內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.（2）表達(dá)式：

或

，

（各物理量單位未知時(shí)），其中k為比例系數(shù)，F(xiàn)

指物體所受的合力.

1三個(gè)物理量對(duì)應(yīng)同一研究對(duì)象當(dāng)

k=1時(shí)，牛頓第二定律可以表述為

F=ma，1N=1kg·m/s2①

應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)的運(yùn)算方法和研究方法（1）合成法：當(dāng)物體只受兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，通常應(yīng)用合成法求解.（2