高一物理課件 4.3《牛頓第二定律》（新）ppt

,歡迎進(jìn)入物理課堂,4.3牛頓第二定律,1.當(dāng)物體質(zhì)量m一定時(shí),它的加速度a與拉力F成正比.2.當(dāng)物體所受拉力F一定時(shí),它的加速度a與小車質(zhì)量m成反比.,1.牛頓第二定律(1)內(nèi)容:物體的加速度跟它受到的成正比,跟物體的質(zhì),量成.(2)表達(dá)式:F=,F為物體所受的合力.2.力的單位(1)國際單位制中,力的單位是,符號(hào).(2)力的單位牛頓的定義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力就是1N,即1N=.(3)比例系數(shù)k的含義根據(jù)F=kma,取不同的單位,k的數(shù)值不一樣,在國際單位制中k=,由此可知公式F=ma應(yīng)用于F,m,a的單位必須統(tǒng)一為中相應(yīng)的單位.自我校對(duì)1.（1）作用力反比（2）kma2.（1）牛頓N（2）1kgm/s2（3）1國際單位制,1.下列說法中正確的是()A.物體所受合外力為零時(shí)，物體的速度必為零B.物體所受合外力越大，則加速度越大，速度也越大C.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的D.速度方向可與加速度成任何角度，但加速度方向總是與合外力的方向相同【解析】合外力與加速度的關(guān)系由F合=ma知，合外力越大，加速度越大.但加速度大小與速度大小無關(guān)，故A、B錯(cuò)誤;速度方向與加速度方向沒有關(guān)系，故C錯(cuò)誤;由F合=ma可知，F(xiàn)合與a方向相同，D正確.加速度的大小與方向跟速度的大小與方向沒有必然聯(lián)系.【答案】D,2.下列說法中正確的是()A.物體的質(zhì)量不變，a正比于F,對(duì)a、F的單位不限制B.對(duì)于相同的合外力，a反比于m，對(duì)m、a的單位不限制C.在公式F=ma中，F(xiàn)、m、a三個(gè)量可以選取不同的單位制D.在公式F=ma中，當(dāng)m和a分別用kg和m/s2作單位時(shí)，F(xiàn)必須用N作單位【解析】由上節(jié)探究實(shí)驗(yàn)可知A、B正確,在公式F=ma中，若m以kg作單位，a以m/s2作單位，則F必須用N作單位，故D正確.對(duì)公式F=kma要知道k=1的條件是m、a、F分別以kg、m/s2、N作單位.【答案】ABD3.質(zhì)量為60kg的人（帶降落傘）從停在高空的直升機(jī)上豎直跳下，開始時(shí)他的加速度為9m/s2，他受到的空氣阻力是.他打開降落傘后，下落的加速度為2m/s2，這時(shí)他和降落傘受到的空氣阻力是.當(dāng)他接近地面時(shí)速度為5m/s,速度不再變化，這時(shí)的空氣阻力是.(g取10m/s2),【解析】由題意得，加速度a=9m/s2時(shí)，mg-f=ma,所以f=60N;加速度a=2m/s2時(shí)，mg-f=ma,所以f=480N；速度不變時(shí)，mg=f阻,所以f阻=600N.【答案】60N480N600N,牛頓第一定律指出，物體不受力時(shí)將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律，當(dāng)一個(gè)物體受的合外力為0時(shí)，加速度也為0，也就是物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么，可不可以說牛頓第一定律是牛頓第一定律的特例？,不可以.牛頓第一定律有其自身的物理意義和獨(dú)立地位，它闡明了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)又引入了慣性的概念，即物體具有保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，該定律雖然引入了力的概念，揭示了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，但沒有說明力是怎樣改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而牛頓第二定律卻揭示了力和物體加速度之間的定量關(guān)系.牛頓第一定律中所包含的物體不受外力時(shí)將保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的內(nèi)容，是牛頓第二定律所不包含的.,一、牛頓第二定律1.理解牛頓第二定律應(yīng)注意以下幾個(gè)方面,瞬時(shí)性:F=ma表明了物體的加速度a與物體所受合外力F的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,a為某一瞬時(shí)的加速度,F即為該時(shí)刻的合外力.(2)矢量性:F=ma是矢量式,加速度a與合外力F方向永遠(yuǎn)相同.(3)同時(shí)性:合外力F與加速度a只有因果關(guān)系沒有先后關(guān)系,二者同時(shí)發(fā)生變化.(4)相對(duì)性:F=ma只適用相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性參考系.2.各物理量的單位均為國際單位制中的單位,即1N=1kgm/s2.3.當(dāng)加速度a=0時(shí),合外力F=0,物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài).但這并不是牛頓第一定律所描述的狀態(tài),因?yàn)榕ｎD第一定律所描述的是物體不受外力時(shí)的一種理想情況.因此不能將牛頓第一定律看做是牛頓第二定律的一個(gè)特殊情況.,例1如圖所示,天花板上用繩吊起兩個(gè)由輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球,兩小球均保持靜止,當(dāng)突然剪斷細(xì)繩時(shí),小球A、B的加速度為()A.aA=g,aB=gB.aA=g,aB=0C.aA=2g,aB=0D.aA=0,aB=g【點(diǎn)撥】根據(jù)題意求合力加速度.【解析】剪斷細(xì)繩之前設(shè)彈簧彈力大小為F,對(duì)A、B兩球在斷繩前分別受力分析如圖,由二力平衡F=mg,F繩mg+F=2mg,剪斷繩瞬間繩拉力F繩消失,但是彈簧的彈力F瞬間不發(fā)生變化(時(shí)間極短,彈簧長(zhǎng)度沒來得及變化),此時(shí)對(duì)A、B分別用牛頓第二定律(取豎直向下為正方向)有mg+F=maA,mg-F=maB,解得aA=2g方向豎直向下,aB=0.故C正確.【答案】C,【點(diǎn)評(píng)】牛頓第二定律反映的是力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,合外力不變,加速度不變;合外力改變,則加速度同時(shí)改變,分析某瞬間物體的受力情況,求出合外力,即可求出物體該時(shí)刻的加速度.,1.下列對(duì)牛頓第二定律的理解中，正確的說法是()A.加速度的方向與合外力的方向永遠(yuǎn)相同B.物體所受的動(dòng)力加倍，則加速度一定加倍C.物體所受的阻力加倍，則加速度一定加倍D.物體所受的合力發(fā)生變化，則物體的加速度不一定變化【解析】據(jù)F=ma可知力與加速度都是矢量,m為標(biāo)量,因此加速度的方向與合外力方向相同,A正確,F=ma中的F指合,外力,動(dòng)力、阻力不一定就是物體受到的合外力,它和加速度也就沒有正比例關(guān)系,因BC錯(cuò)誤,對(duì)同一物體,m不變,由F=ma知合外力變化,則加速度變化,所以D錯(cuò)誤.【答案】A二、應(yīng)用牛頓第二定律解題的常用方法1.矢量合成法如果物體只受兩個(gè)力的作用時(shí),應(yīng)用力的平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力比較容易,再由牛頓第二定律可求出物體的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物體所受合外力的方向.反之,若知道加速度的方向也就知道了合外力的方向,同樣可應(yīng)用平行四邊形定則求物體的合力.2.正交分解法當(dāng)物體受多個(gè)力的作用,并且這些力不在同一直線上時(shí),常用正交分解法求物體的合外力,再利用牛頓第二定律求加速度.在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常將受力分解,通常將x軸(或y軸)設(shè)為加速度所在的方向,y軸(或x軸)設(shè)為垂直于加速度的方向.當(dāng)然有時(shí)分解加速度比分解力更簡(jiǎn)單.,例2如圖所示，斜面的傾角為，現(xiàn)用和斜面平行的細(xì)繩系住一個(gè)光滑小球，使斜面和小球共同向左加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩對(duì)小球的拉力恰好為零時(shí)，小球的加速度為多大？【點(diǎn)撥】注意到“繩的拉力為零”并畫好受力分析圖是解此題的關(guān)鍵.【解析】依據(jù)題意，分析此時(shí)小球的受力，當(dāng)小球受到拉力為零時(shí)，小球共受到兩個(gè)力的作用，即重力和斜面對(duì)小球的支持力.用正交分解法計(jì)算，建立如圖所示的坐標(biāo)系，支持力的豎直分力與重力相平衡，支持力的水平分力產(chǎn)生水平向左的加速度.豎直方向有FNcos=mg水平方向由牛頓第二定律得FNsin=ma聯(lián)立方程得出a=gtan.,2.如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中,懸掛著小球的懸線偏離豎直方向37,小球和車廂相對(duì)靜止,球的質(zhì)量為1kg.(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)求(1)車廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況;(2)懸線對(duì)球的拉力.【解析】(1)小球和車廂相對(duì)靜止,它們的運(yùn)動(dòng)情況相同.以球?yàn)檠芯繉?duì)象,小球受兩個(gè)力作用,重力mg和線的拉力T,由于小球隨車一起沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向.作出平行四邊形如圖所示,小球所受的合外力為F合=mgtan37.由牛頓第二定律可求得球的加,速度大小a=F合m=gtan37=7.5m/s2,加速度方向水平向右.車廂可能向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),也可能向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng).(2)由圖可得,線對(duì)球的拉力大小T=12.5N.,由于受到“物體在幾個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，如果某時(shí)刻去掉一個(gè)力，則其他幾個(gè)力的合力大小等于去掉的這個(gè)力的大小，方向與這個(gè)力的方向相反”結(jié)論的影響，在對(duì)具體問題進(jìn)行分析時(shí)，不加分析地生搬硬套，不去分析其他幾個(gè)力是否變化，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論.【例】如下圖所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向上共受三個(gè)力，F(xiàn)1、F2和摩擦力，處于靜止?fàn)顟B(tài).其中F1=10N，F(xiàn)2=2N.若撤去力F1，則木塊在水平方向受到,的合外力為（）A.10N,向左B.6N,向右C.2N,向左D.0【錯(cuò)解】A【剖析】實(shí)際上每個(gè)結(jié)論成立都要有一個(gè)前提條件，“物體在幾個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，如果某時(shí)刻去掉一個(gè)力，則其他幾個(gè)力的合力大小等于去掉這個(gè)力的大小，方向與這個(gè)力的方向相反”的結(jié)論，其前提條件是去掉其中一個(gè)力時(shí)，其他力不變.本題中去掉F1后，由于摩擦力發(fā)生變化，所以不具備結(jié)論成立的前提條件，故結(jié)論不正確.由于木塊原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以所受摩擦力為靜摩擦力.依據(jù)牛頓第二定律有F1-F2-f=0，此時(shí)靜摩擦力為8N，方向向左.撤去F1后，木塊水平方向受到向左2N的力，有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，由于F2小于最大靜摩擦力，所以所受摩擦力仍為靜摩擦力.此時(shí)-F2+f=0，即合力為零.故D選項(xiàng)正確.【正解】D,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,