高中物理 第4章 第4節(jié) 牛頓第二定律課件 粵教版必修11

,第四節(jié)牛頓第二定律,1探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)如下： (1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持_不變，改變施加在物體上的力F，測出相應(yīng)的加速度為a. (2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持_不變，改變物體的質(zhì)量m，測出相應(yīng)的加速度a.,精 彩 回 眸,【答案】(1)物體的質(zhì)量m(2)物體受到的力F(3)C (4)B(5)正,2用打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶測量加速度，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，需要平衡摩擦力平衡摩擦力時，應(yīng)該讓小車() A掛上小盤，拖上紙帶，開動打點(diǎn)計(jì)時器 B不掛小盤，拖上紙帶，開動打點(diǎn)計(jì)時器 C掛上小盤，不拖紙帶 D不掛小盤，不拖紙帶 【答案】B 【解釋】 平衡摩擦力時，應(yīng)把紙帶所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以應(yīng)不掛小盤讓小車拖上紙帶，且讓打點(diǎn)計(jì)時器處于工作狀態(tài)，B正確,知 識 梳 理,斜率,二、牛頓第二定律 1牛頓第二定律的內(nèi)容：物體的加速度跟_成正比，跟物體的_成反比，加速度的方向跟_方向相同 2表達(dá)式：Fma. 3力的單位 在國際單位制中，力的單位是_，符號_，它是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2加速度的力，叫做1 N，即1 N_.,所受合外力,質(zhì)量,合外力,牛頓,N,1 kgm/s2,思考：從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度可是我們用力提一個很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？ 【答案】這與牛頓第二定律并不矛盾，提不動物體的原因是物體所受合力為零，產(chǎn)生加速度的原因是物體所受合力不為零.,1因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因，反之不對，沒有力也就沒有加速度 2矢量性 公式Fma是矢量式，任一瞬時，a的方向均與F合方向相同，當(dāng)F合方向變化時，a的方向同時變化,牛頓第二定律的幾個特征,3瞬時性 牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬間對應(yīng)關(guān)系，a為某一時刻的加速度，F(xiàn)為該時刻物體所受合外力 4同一性 有兩層意思：一是指加速度a相對同一慣性系(一般指地球)，二是指Fma中F、m、a必須對應(yīng)同一物體或同一個系統(tǒng),5獨(dú)立性 作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實(shí)際加速度則是每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度在各個方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律，即：Fxmax，F(xiàn)ymay. 6相對性 物體的加速度必須是對相對于地球靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系而言的,【例1】 下列關(guān)于力和運(yùn)動關(guān)系的幾種說法，正確的是() A物體所受合力的方向，就是物體運(yùn)動的方向 B物體所受合力不為零時，其速度不可能為零 C物體所受合力不為零，則其加速度一定不為零 D物體所受合力變小時，物體一定作減速運(yùn)動,解析：由牛頓第二定律Fma可知，物體所受合力的方向與加速度的方向是一致的，但不能說就是物體的運(yùn)動方向，可以與物體的運(yùn)動方向相同(勻加速直線運(yùn)動)，也可以與物體的運(yùn)動方向相反(勻減速直線運(yùn)動)，還可以和物體的運(yùn)動方向不在一條直線上(曲線運(yùn)動)，故A錯物體所受的合力不為零時，其加速度一定不為零，但其速度可能為零，如豎直上拋運(yùn)動中，加速度大小為g，物體受重力作用，但最高點(diǎn)處速度為零，故B錯，C正確當(dāng)物體所受的合力變小時，其加速度也變小但如果此時合力的方向仍與物體的運(yùn)動方向相同，物體作加速運(yùn)動，具體說是作加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，故D錯綜上所析，選項(xiàng)C正確,答案：C 題后反思：討論力和運(yùn)動關(guān)系的問題，注意牢記加速度與力有對應(yīng)關(guān)系(矢量性、瞬時性、同體性、獨(dú)立性等)，力與運(yùn)動的快慢沒有直接聯(lián)系,關(guān)于速度、加速度和合力之間的關(guān)系，下述說法正確的是() A做勻變速直線運(yùn)動的物體，它所受合力是恒定不變的 B做勻變速直線運(yùn)動的物體，它的速度、加速度、合力三者總是在同一方向上 C物體受到的合力增大時，物體的運(yùn)動速度一定加快 D物體所受合力為零時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 【答案】A,1物體所受合力的方向決定其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是Fma，只要有合力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只有合力為零，加速度才能為零一般情況下，合力與速度無必然的聯(lián)系，只有速度變化才與合力有必然的聯(lián)系 2合力與速度同向時，物體加速，反之減速,力、加速度和速度的關(guān)系,3力與運(yùn)動的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即：力加速度速度變化(運(yùn)動狀態(tài)變化) 物體所受到的合外力決定了物體當(dāng)時加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度變化量的大小加速度大小與速度大小無必然的聯(lián)系,特別提醒：物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即a與合力F方向總是相同，但速度v的方向不一定與合外力的方向相同,【例2】 如圖442，一輛有動力驅(qū)動的小車上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車上，右端與一小球相連設(shè)在某一段時間內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段時間內(nèi)小車可能是() A向右做加速運(yùn)動 B向右做減速運(yùn)動 C向左做加速運(yùn)動 D向左做減速運(yùn)動,圖442,解析：對小球進(jìn)行受力分析知：小球水平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左故小車可能向右做加速運(yùn)動，也可能向左做減速運(yùn)動，故A、D正確 答案：AD,題后反思：(1)由牛頓第二定律可知，合力與加速度之間具有瞬時對應(yīng)的關(guān)系，合力與加速度可同時發(fā)生突變，但速度不能 (2)合力增大，加速度一定增大，但速度不一定增大 (3)加速度的方向與物體所受合力方向一致，但速度方向與加速度和合力的方向不一定共線,如圖443所示，光滑的水平面上，有一木塊以速度v向右運(yùn)動，一根彈簧固定在墻上，木塊從與彈簧接觸直到彈簧被壓縮到最短的這一段時間內(nèi)，木塊將做什么運(yùn)動() A勻減速運(yùn)動 B速度減小，加速度減小的運(yùn)動 C速度減小，加速度增大的運(yùn)動 D速度增大，加速度增大的運(yùn)動,圖443,【答案】C 【解釋】木塊向右運(yùn)動至彈簧壓縮到最短的這一段時間內(nèi)，木塊受到的彈力逐漸變大，因此，木塊的加速度向左，且逐漸增大，速度逐漸變小.,1應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟 (1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體可以是一個整體或進(jìn)行隔離，由具體情況而定 (2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析，畫好受力分析圖，明確物體的運(yùn)動性質(zhì)和運(yùn)動過程,牛頓第二定律的應(yīng)用,(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向 (4)求合外力F合 (5)根據(jù)牛頓第二定律F合ma列方程求解，必要時還要對結(jié)果進(jìn)行討論,(2)為減少矢量的分解，建立坐標(biāo)系時，確定x軸正方向有兩種方法： 分解力而不分解加速度 通常以加速度a的方向?yàn)閤軸正方向，把力分解到坐標(biāo)軸上，分別求合力：Fxma，F(xiàn)y0. 分解加速度而不分解力 若分解的力太多，比較煩瑣，可根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a，得ax和ay，根據(jù)牛頓第二定律得方程組Fxmax，F(xiàn)ymay.,解析：對小球受力分析，由于豎直向上的拉力F大于小球的重力，故小球沿桿向上運(yùn)動以沿桿向上為x軸正方向，垂直于桿向上為y軸正方向建立平面直角坐標(biāo)系在x、y方向分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程，即可求出小球的加速度,答案：2.5 m/s2,題后反思：(1)從上面的例題中可以看到，解題過程的簡便與否，和如何建立直角坐標(biāo)系有著直接的關(guān)系那么，究竟怎樣建立直角坐標(biāo)系可使解題方便呢？這還得先看這類問題的一般解題步驟： 確定研究對象，對其進(jìn)行受力分析； 建立恰當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系，再把不在坐標(biāo)軸上的量(包括力和加速度)進(jìn)行分解； 根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列出方程并求解,(2)采用正交分解法解題時，不管選取哪個方向?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，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?一個質(zhì)量為20 kg的物體，從斜面的頂端由靜止勻加速滑下，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2，斜面與水平面間的夾角為37.求物體從斜面下滑過程中的加速度(g取10 m/s2) 【答案】4.4 m/s2，方向沿斜面向下,【解釋】物體受力如圖所示 x軸方向：Gxfma. y軸方向：FNGy0. 其中fNFN， 所以agsin gcos 4.4 m/s2.,【例4】 如圖444所示，在海濱游樂場里有一種滑沙運(yùn)動某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來如果人和滑板的總質(zhì)量m60 kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動摩擦因數(shù)均為0.5，斜坡的傾角37(sin 370.6，cos 370.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個運(yùn)動過程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度g取10 m/s2.求：,綜 合拓 展提 高,(1)人從斜坡上滑下的加速度為多大？ (2)若由于場地的限制，水平滑道的最大距離BC為L20.0 m，則人在斜坡上滑下的距離AB應(yīng)不超過多少？,圖444,解析：(1)人在斜坡上受力如右圖所示，建立圖示坐標(biāo)系，設(shè)人在斜坡上滑下的加速度為a1，由牛頓第二定律得mgsin f1ma1，N1mgcos 0，由摩擦力計(jì)算公式得f1FN1，聯(lián)立解得人滑下的加速度為a1g(sin cos )10(0.60.50.8) m/s22 m/s2.,答案：(1)2 m/s2(2)50 m,