高中物理：4.3牛頓第二定律課件（新人教版必修1）

1、4.3牛頓第二定律,學(xué)習(xí)目標(biāo):,知道國際單位制中力的單位的定義。 2. 理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二 定律表達(dá)式的確切含義。 能初步應(yīng)用牛頓第二定律解決一些簡單問題。,學(xué)習(xí)重點(diǎn): 牛頓第二定律 學(xué)習(xí)難點(diǎn): 牛頓第二定律,一、牛頓第二定律,1. 公式推導(dǎo)： 2. 語言表述： 3公式表達(dá)： 數(shù)學(xué)表達(dá)式： 常用計(jì)算式：,4牛頓第二定律是牛頓運(yùn)動定律的核心，是 本章的重點(diǎn)和中心內(nèi)容，在力學(xué)中占有很重 要的地位，一定要深入理解牛頓第二定律的 確切含義和重要意義。 (1)因果關(guān)系：只要物體所受合力不為零(無 論合力多么的小)，物體就獲得加速度，即力 是產(chǎn)生加速度的原因，力決定加速度，力與 速度、速

2、度的變化沒有直接關(guān)系。,如果物體只受重力G=mg的作用，則由牛頓第 二定律知物體的加速度為 即重力是使物體產(chǎn)生重力加速度g的原因，各 地的g值略有差異，通常取g=9.8m/s。 在第一章學(xué)習(xí)重力一節(jié)時(shí)，給出了重量和質(zhì)量 的關(guān)系式G=mg，g是以比例常數(shù)引人的，現(xiàn)在可以,證明，這個(gè)比例常數(shù)就是重力加速度,9.8N/kg與 9.8m/s 等價(jià)。 想一想：如何證明? (2)矢量關(guān)系：是一個(gè)矢量式，加速度a與合 外力F合都是矢量，物體加速度的方向由它所 受的合外力的方向決定且總與合外力的方向 相同(同向性)，而物體的速度方向與合外力方 向之間并無這種關(guān)系。這樣知道了合外力(或 加速度)的方向，就知道了

3、加速度(或合外力) 的方向。,(3)瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系：牛頓第二定律表示的是力 的瞬時(shí)作用規(guī)律，物體在某一時(shí)刻加速度的 大小和方向，是由該物體在這一時(shí)刻所受到 的合外力的大小和方向來決定的。當(dāng)物體所 受到的合外力發(fā)生變化時(shí)，它的加速度隨即 也要發(fā)生變化，對運(yùn)動過程的每一瞬間成 立，加速度與力是同一時(shí)刻的對應(yīng)量，即同 時(shí)產(chǎn)生(雖有因果關(guān)系但卻不分先后)、同時(shí)變 化、同時(shí)消失。,(4) 獨(dú)立對應(yīng)關(guān)系：當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作 用時(shí)，各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對應(yīng)的加速度 (力的獨(dú)立作用原理)，而物體表現(xiàn)出來的實(shí)際 加速度是物體所受各力產(chǎn)生的加速度疊加(按 矢量運(yùn)算法則)的結(jié)果。 (5) 同體關(guān)系：加速度和合外力(

4、還有質(zhì)量)是 同屬一個(gè)物體的，所以解題時(shí)一定把研究對 象確定好，把研究對象全過程的受力情況都 搞清楚。,二、由牛頓第二定律可以清楚地認(rèn) 識到運(yùn)動和力的關(guān)系,物體運(yùn)動的性質(zhì)由所受合力F合的情況決定。 物體運(yùn)動的軌跡由所受合力F合和它的初速度v0共同決定。 物體做加速直線運(yùn)動的條件：F合和v0的方向沿同一直線且同向。,三、應(yīng)用牛頓第二定律 解題的一般步驟,(1)確定研究對象(在有多個(gè)物體存在的復(fù)雜問 題中，確定研究對象尤其顯得重要)。 (2)分析研究對象的受力情況，畫出受力圖。 (3)選定正方向或建立直角坐標(biāo)系。通常選加 速度的方向?yàn)檎较颍驅(qū)⒓铀俣鹊姆?向作 為某一坐標(biāo)軸的正方向。這樣與正方向

5、相同 的力(或速度)取正值；與正方向相反的力(或 速度)取負(fù)值。,(4)求合力(可用作圖法，計(jì)算法或正交分解 法)。 (5)根據(jù)牛頓第二定律列方程。 (6)必要時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)或討論。,【例一】質(zhì)量為2kg的物體放在水平地面上， 與水平地面的動摩擦因數(shù)為0.2，現(xiàn)對物體作 用一向右與水平方向成37，大小為10N的拉力 F，使之向右做勻加速運(yùn)動，求物體運(yùn)動的加 速度? 【例二】質(zhì)量為m的物體放在傾角為30的斜 面上，求： (1)若斜面光滑，物體沿斜面下滑的加速度多 大？ (2)若斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為，物體 沿斜面下滑的加速度多大?,【例三】如圖所示，裝有架子的小車，用細(xì)線拖著 小球在水平地面上運(yùn)

6、動，已知運(yùn)動中，細(xì)線偏離豎 直方向30，則小車在做什么運(yùn)動? 【例四】在光滑水平面上的木塊 受到一個(gè)方向不變，大小從某一 數(shù)值逐漸變小的外力作用時(shí)， 木塊將作( ) A勻減速運(yùn)動 B勻加速運(yùn)動 C速度逐漸減小的變加速運(yùn)動 D速度逐漸增大的變加速運(yùn)動,課堂訓(xùn)練：,1設(shè)灑水車的牽引力不變，所受阻力與車重成正 比，灑水車在平直路面上行駛原來是勻速的，開始 灑水后，它的運(yùn)動情況將是( ) A繼續(xù)作勻速運(yùn)動 B變?yōu)樽鲃蚣铀龠\(yùn)動 C變?yōu)樽髯兗铀龠\(yùn)動 D變?yōu)樽鲃驕p速運(yùn)動 2甲車質(zhì)量是乙車質(zhì)量的2倍，把它們放在光滑水 平面上，用力F作用在靜止的甲車上時(shí)，得到2N/kg 的加速度，若用力F作用在靜止的乙車上，經(jīng)

7、過 2s，乙車的速度大小是( ) A2ms B4ms C6ms D8ms,3如果力F在時(shí)間t內(nèi)能使質(zhì)量m的物體移動距離s（ ） A.相同的力在相同的時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的物體移 動2s的距離 B.相同的力在一半時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的物體移動 相同的距離。 C.相同的力在兩倍時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是兩倍的物體移動 相同的距離。 D.一半的力在相同時(shí)間內(nèi)使質(zhì)量是一半的物體移動 相同的距離。 4質(zhì)量是2kg的物體，受到4個(gè)力作用而處于靜止?fàn)?態(tài)。當(dāng)撤去其中F1、F2兩個(gè)力后，物體運(yùn)動的加速 度為1N/kg，方向向東，則F1、F2的合力是_， 方向 _。,閱讀材料：慣性系和非慣性系,牛頓定律只能直接地應(yīng)用于“慣性系

8、”；對于“非慣性 系”，則需要引入一個(gè)虛擬的“慣性力”，才能應(yīng)用牛 頓定律。 在本章的習(xí)題里，遇到了變速升降的問題。如 果某一物體所受的重力為G，那么當(dāng)起重機(jī)勻加速上 升(或勻減速下降)時(shí)，鋼絲繩的拉力TG；當(dāng)起重機(jī) 勻加速下降(或勻減速上升)時(shí)，鋼絲繩的拉力 TG這種現(xiàn)象對于地面為參考系的觀察者來說，并 不難理解，因?yàn)椋?勻加速上升時(shí)：T-G=ma，所以TG。 勻加速下降時(shí)：G-T=ma，所以TG。 但是以做變速運(yùn)動的起重機(jī)做參考系的觀察者， 則感到似乎物體所受的重力發(fā)生了變化。這就是通 常說的“超重”和“失重”現(xiàn)象。 由上邊的例子可以看出：從不同的參考系進(jìn)行觀 察，對同一事件可以得出不同的

9、認(rèn)識。當(dāng)我們以地 面為參考系時(shí)，可以運(yùn)用牛頓定律來考慮問題，我 們稱這種“牛頓定律能夠適用的參考系”為慣性系。 當(dāng)我們以做變速運(yùn)動的起重機(jī)為參考系時(shí)，則不能 直接應(yīng)用牛頓定律來處理問題，我們稱這種系統(tǒng)為 “非慣性系”。,非慣性系不僅限于變速升降系統(tǒng)，我們再舉兩個(gè)常 見的例子：在加速前進(jìn)的車廂中的觀察者，看到一 個(gè)光滑小球會自動地加速后退，而沒有發(fā)現(xiàn)它受到 產(chǎn)生加速度的力。在轉(zhuǎn)動圓盤上的觀察者，看到光 滑小球會自動離心而去，并沒有發(fā)現(xiàn)使它遠(yuǎn)離圓心 的力。 人們?yōu)榱耸古ｎD定律也能應(yīng)用于非慣性系而引入了 “慣性力”的概念。這不是由于物質(zhì)間的相互作用而 產(chǎn)生的力，而是為了描寫非慣性系的變速運(yùn)動的性 質(zhì)而引入的假想的力。例如前進(jìn)中的車輛驟然停止 時(shí)，在慣性系中的觀察者看來，車廂中的乘客沒有 受到外力，仍然向前做慣性運(yùn)動，但車內(nèi)乘客卻覺 得自己好像受