2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第3節(jié)牛頓第二定律(3)課件

1、第三課時(shí)牛頓第二定律 若發(fā)生了車禍,交通警察要根據(jù)碰撞后兩車的損害程度(與車子的結(jié)構(gòu)有關(guān))、撞后車子的位移及轉(zhuǎn)動(dòng)情況來判斷碰撞時(shí)的速度同時(shí)還會(huì)根據(jù)剎車痕跡判斷撞車前司機(jī)是否剎車及剎車前的車速 知識(shí)清單牛頓第二定律1內(nèi)容：物體的加速度跟作用力成_,跟物體的質(zhì)量成_這就是牛頓第二定律2公式：_或者_(dá),也可寫成等式F_,其中k是比例系數(shù)3加速度的方向跟_的方向相同1正比反比 Fmakma3.作用力4牛頓第二定律表明,_是產(chǎn)生加速度的原因,_不變則加速度也不變；_隨時(shí)間改變,加速度也隨時(shí)間改變；合外力為零則_也為零,這時(shí)物體將_或_狀態(tài)力力力加速度保持靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)綜合拓展1牛頓第二定律的“五性”(

2、1)同體性即F、m、a是對同一物體而言的,在運(yùn)用牛頓第二定律時(shí),注意研究對象的選取(2)矢量性物體加速度的方向與物體所受合外力的方向永遠(yuǎn)相同,時(shí)刻相同,合外力的方向即為加速度的方向(3)瞬時(shí)性加速度矢量與合外力矢量之間的正比關(guān)系具有瞬時(shí)性,即某時(shí)刻的合外力對應(yīng)著某時(shí)刻的加速度,所以它適合解決物體在某一時(shí)刻或某一位置力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題(4)同時(shí)性有合外力作用在物體上,物體就一定同時(shí)產(chǎn)生加速度,某一時(shí)刻合外力消失,加速度同時(shí)消失(5)獨(dú)立疊加性有多個(gè)力作用在同一物體上,每個(gè)力產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律,而物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生加速度的矢量和2牛頓第二定律中的因果關(guān)系對于一個(gè)給定的物

3、體而言,其質(zhì)量并不變化,故不能說合力與質(zhì)量成正比合力與加速度這兩個(gè)物理量中,力是使物體產(chǎn)生加速度的原因,即力是因,產(chǎn)生加速度是果因此我們可以說加速度隨力變化而變化,而不能說力隨加速度的變化而變化因而將Fma理解為合力與加速度成正比是錯(cuò)誤的,因?yàn)轭嵉沽艘蚬P(guān)系3力、加速度和速度變化量的關(guān)系(1)由牛頓第二定律a ,可知加速度只取決于力與物體質(zhì)量,與速度和速度變化量無關(guān)a 是加速度a的決定式(2)而a 是加速度的定義式,變形后得vat,該式說明速度變化量v取決于加速度a和變化時(shí)間t,而與速度v沒直接關(guān)系特別提示：牛頓第二定律是解決動(dòng)力學(xué)問題的根本,是運(yùn)動(dòng)和力的橋梁指明了加速度和力的關(guān)系,尤其是因果

4、關(guān)系和對應(yīng)關(guān)系是分析運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)鍵嘗試應(yīng)用A物體的加速度與物體受到的任何一個(gè)力成正比,與物體的質(zhì)量成反比B物體的加速度與物體受到的合力成正比,與物體的質(zhì)量成反比C物體的質(zhì)量與物體受到的合力成正比,與物體的加速度成反比D物體的質(zhì)量與物體受到的合力及物體的加速度無關(guān)BD2下面說法中正確的是()A同一物體的運(yùn)動(dòng)速度越大,受到的合力越大B同一物體的運(yùn)動(dòng)速度變化率越小,受到的合力也越小C物體的質(zhì)量與它所受的合力成正比D同一物體的運(yùn)動(dòng)速度變化越大,受到的合力也越大B知識(shí)清單力的單位1力的單位牛頓的定義在國際單位制中,力的單位是牛頓,對于Fkma,如果k1,那么F_,當(dāng)物體的質(zhì)量m1 kg,在某力的作用下物

5、體獲得的加速度a1 m/s2時(shí),Fma1 kgm/s2,把這個(gè)力叫做_,把“kgm/s2 ”,稱做牛頓,用符號N表示也就是：_的力,叫做1 N.ma一個(gè)單位的力使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度2比例系數(shù)k與式中物理量單位的選取有關(guān),若各量單位均用_中單位,則k1.牛頓第二定律表達(dá)為：F_(各量用國際單位)國際單位制 ma 綜合拓展1公式中的比例系數(shù)的確定確定各類公式中的比例系數(shù)有兩種：如果式中各物理量的單位已經(jīng)確定,則需要通過實(shí)驗(yàn)手段來確定k,如動(dòng)摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)的確定都屬于這種情況如果式中尚有未確定單位的物理量,則可先人為規(guī)定k的數(shù)值(一般使公式最簡化,令k1)再規(guī)定出特定單

6、位,如牛頓第二定律中k的取值,就屬于此種情況但在胡克定律中k是通過實(shí)驗(yàn)手段得到的,不可人為規(guī)定數(shù)值2應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟(1)確定研究對象在分析和解答物理問題時(shí),首先遇到的問題就是研究對象的選取選取研究對象的基本方法有兩種：一是隔離法,二是整體法(2)對研究對象進(jìn)行受力分析,并畫受力分析圖(3)明確加速度方向(一般將速度方向和加速度方向標(biāo)在研究對象一側(cè))(4)建立直角坐標(biāo)系(一般取加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向,與之垂直的方向?yàn)閥軸方向,把力分解到加速度方向和垂直于加速度方向)(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程在加速度方向上(x方向)：Fx合ma在垂直加速度方向上(y方向)：Fy合0(該式有

7、時(shí)不必列出)(6)解方程：F、m、a一律用國際單位,解的過程要清楚,寫出方程式和相應(yīng)的文字說明,必要時(shí)對結(jié)果進(jìn)行討論特別提示：(1)表達(dá)式Fma中的“F”指物體受到的所有力的合力(2)在應(yīng)用Fma計(jì)算時(shí),F、m、a的單位必須統(tǒng)一為國際單位制中相應(yīng)的單位(3)養(yǎng)成按步驟解題的習(xí)慣很重要嘗試應(yīng)用1在牛頓第二定律公式Fkma中,比例常數(shù)k的數(shù)值()A在任何情況下都等于1Bk值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的Ck值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的D在國際單位制中,k的數(shù)值一定等于1CD2質(zhì)量為8噸的汽車,當(dāng)以1.5 m/s2的加速度沿水平平直的路面加速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)阻力恒為2.5103 N,求汽車的牽引力

8、多大答案：1.45104N速度、加速度、合力間的關(guān)系 靜止在光滑水平面上的物體,受到一個(gè)水平拉力,在力剛好開始作用的瞬間,下列說法中正確的是()A.物體立即獲得加速度和速度B.物體立即獲得加速度,但速度仍為零C.物體立即獲得速度,但加速度仍為零D.物體的速度和加速度均為零解析：根據(jù)牛頓第二定律知,力是產(chǎn)生加速度的原因,力與加速度具有同時(shí)性,所以在力剛好開始作用的瞬間,物體立即獲得了加速度,但是根據(jù)公式vat知,要使物體由靜止到獲得一定的加速度,必須經(jīng)過一段時(shí)間,所以只有B正確答案：B名師點(diǎn)睛：力與加速度具有同時(shí)性,只要有力作用,瞬時(shí)對應(yīng)就有加速度產(chǎn)生但速度的獲得需要一定的時(shí)間 變式應(yīng)用1關(guān)于速

9、度、加速度、合外力之間的關(guān)系,正確的是()A物體的速度越大,則加速度越大,所受的合外力也越大B物體的速度為零,則加速度為零,所受的合外力也為零C物體的速度為零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D物體的速度很大,但加速度可能為零,所受的合外力也可能為零CD牛頓第二定律的瞬時(shí)性 如右圖所示,一根輕彈簧和一根細(xì)線共同拉住一個(gè)質(zhì)量為m的小球,平衡時(shí)細(xì)線是水平的,彈簧與豎起方向夾角為,剪斷細(xì)線的瞬間,彈簧的拉力大小是_,小球加速度的大小為_,方向與豎起方向的夾角大小等于_解析：細(xì)線未剪斷前,彈簧的拉力F和小球的重力mg的合力與細(xì)線的拉力T是一對平衡力,如右圖所示由圖可知：彈簧的彈力是彈簧形變而產(chǎn)

10、生的,在其它力變化的一瞬間,彈簧恢復(fù)形變需要時(shí)間,可認(rèn)為彈簧的形變來不及變化而不變,所以,當(dāng)細(xì)線剪斷的瞬間,彈簧的彈力不變,彈力與重力的合力不變,沿水平方向向右,大小等于原來細(xì)線的拉力,由牛頓第二定律有：mgtan ma解得agtan ,與豎直方向夾角為90.答案： gtan90名師點(diǎn)睛：加速度a和合外力F合同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失在研究瞬時(shí)問題時(shí),關(guān)鍵是弄清瞬時(shí)狀態(tài)出現(xiàn)前后物體受力情況的變化對輕繩和輕彈簧問題應(yīng)注意比較輕繩、橡皮繩、輕彈簧、輕桿四種理想模型對比如下.特性模型質(zhì)量內(nèi)部彈力受外力時(shí)的形變量力能否突變產(chǎn)生拉力或壓力輕繩不計(jì)處處相等微小不計(jì)可以突變只有拉力,沒有壓力橡皮繩較大一般

11、不能突變只有拉力,沒有壓力輕彈簧較大一般不能突變即可有拉力,也可有壓力輕桿微小不計(jì)可以突變既可有拉力,也可有壓力變式應(yīng)用2.如圖,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連,整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有()C牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 一個(gè)小孩從滑梯上滑下的運(yùn)動(dòng)可看做勻加速直線運(yùn)動(dòng)第一次小孩單獨(dú)從滑梯上滑下,加速度為a1.第二次小孩抱上一只小狗后再從滑梯上滑下(小狗不與滑梯接觸),加速度為a2.則()Aa1a2Ba1a2Ca1a2 D無法判斷解析：

12、以滑梯上孩子為對象受力分析并正交分解重力如右圖所示由牛頓第二定律得：聯(lián)立以上幾式得：ag(sin cos ),與質(zhì)量無關(guān)答案：A名師點(diǎn)睛：采用正交分解法解題時(shí),不管選取哪個(gè)方向?yàn)閤軸的正向,所得的最后結(jié)果都是一樣的在選取坐標(biāo)軸時(shí),為使解題方便,應(yīng)考慮盡量減少矢量的分解若已知加速度方向一般以加速度方向?yàn)檎较?變式應(yīng)用3如圖甲所示,質(zhì)量為m的木塊放在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平面上靜止不動(dòng)現(xiàn)對木塊施加水平推力F的作用,F隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,則圖丙反映的可能是木塊的哪兩個(gè)物理量之間的關(guān)系()Ax軸表示力F,y軸表示加速度aBx軸表示時(shí)間t,y軸表示加速度aCx軸表示時(shí)間t,y軸表示速度vDx軸表示時(shí)間t,y軸表示位移s答案：AB水平測試1關(guān)于力的單位“牛頓”,下列說法正確的是()A. 使2 kg的物體產(chǎn)生2 m/s2加速度的力,叫做1 NB使質(zhì)量是0.5 kg的物體產(chǎn)生1.5 m/s2