牛頓第二定律課件高一上學(xué)期物理人教版

4.3牛頓第二定律4.3牛頓第二定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：一、物理觀念：1、能從合外力與加速度的同時(shí)性、矢量性等方面理解牛頓第二定律；2、知道力的單位“牛頓”的定義。二、科學(xué)思維：能運(yùn)用牛頓第二定律分析和處理生產(chǎn)生活中的簡(jiǎn)單動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。思考與討論

賽車質(zhì)量小、動(dòng)力大，容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的速度，即賽車的加速度大。物體的加速度a與它所受的作用力F以及自身的質(zhì)量m之間存在什么樣的定量關(guān)系呢？通過(guò)上節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，你找到了嗎？m一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，a∝1/m實(shí)驗(yàn)結(jié)論一、牛頓第二定律1.內(nèi)容：2.表達(dá)式：F=kma3.意義：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。一、牛頓第二定律牛頓1643年-1727年合外力比例系數(shù)質(zhì)量加速度要是k等于1就好了

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。思考與討論

取質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是米每二次方秒（m/s2），根據(jù)上述牛頓第二定律中加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，我們應(yīng)該怎樣確定力的單位？二、力的單位(1)F＝kma中k的數(shù)值取決于F、m、a的單位的選取。(2)當(dāng)k=1時(shí)，質(zhì)量m=1kg的物體，在某力作用下獲得a=1m/s2的加速度所需要的力：F=ma=1kg×1m/s2=1kg·m/s2(3)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。1N=1kg·m/s2F合＝ma

質(zhì)量的單位取千克(kg)，加速度的單位取米每二次方秒(m/s2)，力的單位取牛頓(N)

思考：

對(duì)上述表達(dá)式我們?cè)趹?yīng)用時(shí)還需要注意哪些方面呢？一、牛頓第二定律的公式1N=1kg·m/s2三、對(duì)牛頓第二定律的進(jìn)一步理解1.對(duì)表達(dá)式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個(gè)物理量的單位都必須是國(guó)際單位。(2)F的含義：指的是物體所受的合力。(3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向相同，即物體加速度的方向與它所受合力的方向相同。F合＝ma性質(zhì)具體情況因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度矢量性F＝ma是一個(gè)矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定，且總與合力的方向相同瞬時(shí)性加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失同體性F＝ma中F、m、a都是對(duì)同一物體而言的獨(dú)立性作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度是相對(duì)于慣性參考系而言的，即牛頓第二定律只適用于慣性參考系三、對(duì)牛頓第二定律的進(jìn)一步理解2.牛頓第二定律的五個(gè)性質(zhì)F合＝ma注意：合力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律，如Fx＝max，F(xiàn)y＝may。三、對(duì)牛頓第二定律的進(jìn)一步理解3.加速度兩種表達(dá)式的比較大小方向與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合方向一致立即產(chǎn)生加速度，但速度為0.認(rèn)為質(zhì)量與力成正比，與加速度成反比，這種觀點(diǎn)是否正確？為什么？如圖所示，第十五屆珠海航展上我國(guó)一架殲擊機(jī)正大仰角沿直線爬升的情景．若戰(zhàn)機(jī)沿直線加速爬升則戰(zhàn)機(jī)所受合力方向?yàn)?/p>

；空氣對(duì)戰(zhàn)機(jī)的作用力方向可能為

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若戰(zhàn)機(jī)沿直線勻速爬升則空氣對(duì)戰(zhàn)機(jī)的作用力方向?yàn)?/p>

；若戰(zhàn)機(jī)沿直線減速爬升則戰(zhàn)機(jī)所受合力方向?yàn)?/p>

；空氣對(duì)戰(zhàn)機(jī)的作用力方向可能為

；

F5F4F3F2F1F6F1F7F2F5F4F3四、典例突破【例題1】在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變.【解析】以汽車為研究對(duì)象。設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，建立坐標(biāo)系。取消動(dòng)力后，汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。初速度v0＝100km/h＝27.8m/s，末速度為0，滑行時(shí)間t＝70s。v=v0+a1t汽車受到的阻力是437N，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。FNGF阻x注意單位統(tǒng)一必要的文字說(shuō)明矢量運(yùn)算取正方向四、典例突破重新起步后，F(xiàn)合=F－F阻

=2000N-437N=1563N由牛頓第二定律得：F阻FFNG加速度是1.42m/s2，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同?！纠}1】在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變.x四、典例突破mgFa【解析】方法1：合成法

以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，如圖做受力分析F合=mgtanθ牛頓第二定律：【例題2】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θ，求列車的加速度。a＝gtanθ

方向水平向右小球具有的加速度為：mgtanθ=ma四、典例突破方法2：正交分解法在豎直方向有FTcosθ＝mg（1）在水平方向有FTsinθ＝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五、典例小結(jié)1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟五、典例小結(jié)2.“求合力列方程”的兩種方法(1)合成法：首先確定研究對(duì)象，畫(huà)出受力示意圖，當(dāng)物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，利用平行四邊形定則在加速度方向上直接求出合力，再列牛頓第二定律方程求解。(2)正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法沿加速度a的方向建立坐標(biāo)軸如x軸，則有Fx=ma，F(xiàn)y=0；有些題目可以通過(guò)分解加速度從而減少分解力甚至不分解力，即Fx=max，

Fy=may。D程序內(nèi)容提取信息(1)物體受到與水平面夾角為53°的斜向上的拉力；(2)若拉力F＝100N，物體開(kāi)始沿水平地面運(yùn)動(dòng)；(3)物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2情境轉(zhuǎn)化選擇規(guī)律(1)在豎直方向根據(jù)平衡條件列方程；(2)在水平方向根據(jù)牛頓第二定律列方程；(3)滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN〖2024.6選考〗2．如圖為小貓蹬地躍起騰空追蝶的情景，則()A．飛行的蝴蝶只受重力的作用

C．小貓?jiān)诳罩惺苤亓蛷椓Φ淖饔?/p>

D．小貓蹬地時(shí)彈力大于所受重力重力+空氣對(duì)它的作用力離開(kāi)地面后由于慣性會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不會(huì)受到地面彈力加速度方向向上，合力向上，故彈力大于重力D浙江高考真題練1、常見(jiàn)的瞬時(shí)性問(wèn)題模型類別彈力表現(xiàn)形式彈力方向能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向不能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線方向不能輕桿拉力、支持力不確定能五、瞬時(shí)加速度問(wèn)題1、常見(jiàn)的瞬時(shí)性問(wèn)題模型(1)輕繩、輕桿模型不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力，剪斷(或脫離)后，形變恢復(fù)幾乎不需要時(shí)間，故認(rèn)為彈力可以立即改變或消失。(2)輕彈簧、橡皮條模型的形變量大，形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)性問(wèn)題中，它們的自由端連接有物體時(shí)其彈力的大小不能突變，往往可以看成是不變的。五、瞬時(shí)加速度問(wèn)題2、求解瞬時(shí)性問(wèn)題的步驟1.分析瞬時(shí)變化前各物體的受力；2.判斷瞬時(shí)變化時(shí)哪些力發(fā)生突變，哪些力不變：3.分析變化后各物體的受力；4.根據(jù)牛頓第二定律求解各物體的加速度。五、瞬時(shí)加速度問(wèn)題典例突破【例題1】如圖甲、乙所示，小球1、2的質(zhì)量相等，分別用輕彈簧、輕繩連接，并用細(xì)繩將小球1懸掛。則在剪斷上方細(xì)繩瞬間，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲中小球1的加速度a1=2g，方向豎直向下B．圖甲中小球2的加速度a2=g，方向豎直向上C．圖乙中小球1的加速度a1=g，方向豎直向下D．圖乙中小球2的加速度a2=0AC五、瞬時(shí)加速度問(wèn)題典例突破【答案】AC【詳解】在剪斷繩前，根據(jù)平衡條件得知，圖甲中彈簧的彈力大小等于mg，繩對(duì)小球1的拉力為2mg。圖乙中小球1、2間繩的拉力為mg，上面繩對(duì)小球1的拉力為2mg。A．在剪斷繩的瞬間，彈簧的彈力沒(méi)有來(lái)得及變化，小球1受到重力mg和彈簧彈力mg，故小球1的加速度a1=2g，方向豎直向下，故A正確；B．圖甲中小球2的受力情況沒(méi)有變化，則小球2所受合力為零，故加速度為零，故B錯(cuò)誤；CD．圖乙中在剪斷繩的瞬間，1、2球由于用繩連接，1和2與將與繩一起下落，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)整體研究得到，整體的加速度等于重力加速度g，則小球1、2的加速度等于g，方向豎直向下，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。五、瞬時(shí)加速度問(wèn)題典例突破【例題2】如圖所示，天花板上懸掛一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴接質(zhì)量為m的小球A，A球通過(guò)輕桿連接質(zhì)量為2m的小球B，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是（