高中物理 第四章 第3節(jié) 牛頓第二定律課件 新人教版必修1.ppt

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3牛頓第二定律,第四章牛頓運動定律,學習目標,知識探究,典例精析,達標檢測,1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達式的確切含義.2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.3.能應用牛頓第二定律解決簡單的實際問題.,一、牛頓第二定律力的單位,,答案,,知識探究,,,導學探究,,,知識梳理,牛頓第二定律和力的單位(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成，跟它的質(zhì)量成，加速度的方向跟作用力的方向.(2)表達式：F＝，式中k是比例系數(shù)，F(xiàn)是物體所受的.國際單位制中k＝1.(3)F與a具有對應關系.(4)牛頓第一定律不是實驗定律，牛頓第二定律(填“是”或“不是”)實驗定律.,,答案,正比,反比,相同,kma,合力,瞬時,是,,,即學即用,(多選)下列對牛頓第二定律的表達式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是()A.由F＝ma可知，物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比,,解析答案,B.由m＝可知，物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比，與其運動的加速度成反比C.由a＝可知，物體的加速度與其所受合外力成正比，與其質(zhì)量成反比D.由m＝可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合外力求出,答案CD,二、力的單位,,答案,在F＝kma關系中，k的選取可以是任意的嗎？滿足哪些條件？,,,導學探究,答案k的選取有一定的任意性，k在F、m、a都用國際單位時k＝1.,,,知識梳理,力的國際單位：牛頓，簡稱，符號為.“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫做1N，即1N＝.,,答案,牛,N,1kgm/s2,,,即學即用,關于牛頓第二定律，下列說法中正確的是()A.公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取B.使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1.5m/s2的加速度的力叫做1NC.公式F＝ma中，a實際上是作用于物體上每一個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和D.物體的運動方向一定與它所受合外力的方向一致,,解析答案,返回,解析各物理量必須選用國際單位制中的單位，牛頓第二定律才可寫成F＝ma的形式，否則比例系數(shù)k≠1，所以選項A錯誤；牛頓第二定律表述的是某一時刻合力與加速度的對應關系，它既表明F、m、a三者在數(shù)值上的對應關系，同時也表明合力的方向與加速度的方向是一致的，即矢量對應關系，但合力方向與速度方向不一定相同，所以選項B、D錯誤；由力的獨立作用原理，作用在物體上的每個力都將各自產(chǎn)生一個加速度，與其他力的作用無關，物體的加速度是每個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和，故選項C正確.答案C,,返回,例1下列對牛頓第二定律的理解正確的是()A.由F＝ma可知，F(xiàn)與a成正比，m與a成反比B.牛頓第二定律說明當物體有加速度時，物體才受到外力的作用C.加速度的方向總跟合外力的方向一致D.當外力停止作用時，加速度隨之消失,,典例精析,一、對牛頓第二定律的理解,,解析答案,總結(jié)提升,解析雖然F＝ma，但F與a無關，因a是由m和F共同決定的，即a∝且a與F同時產(chǎn)生、同時消失、同時存在、同時改變；a與F的方向永遠相同.綜上所述，可知A、B錯誤，C、D正確.,CD,總結(jié)提升,,牛頓第二定律的四個性質(zhì)(1)矢量性：合外力的方向決定了加速度的方向，合外力方向變，加速度方向變，加速度方向與合外力方向一致.(2)瞬時性：加速度與合外力是瞬時對應關系，它們同生、同滅、同變化.(3)同體性：a＝中各物理量均對應同一個研究對象.因此應用牛頓第二定律解題時，首先要處理好的問題是研究對象的選取.,,總結(jié)提升,,針對訓練(多選)一物體隨氣球勻速上升，某時刻物體從氣球上脫落，則物體離開氣球的瞬間(不計空氣阻力)()A.物體的加速度為零B.物體的加速度為gC.物體立即向下運動D.物體仍具有向上的速度,解析物體離開氣球，只受重力作用，所以加速度為g，A錯誤，B正確；脫落瞬間由于慣性仍具有向上的速度，C錯誤，D正確.,BD,,解析答案,二、牛頓第二定律的簡單應用,,解析答案,例2如圖1所示，質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，物體受到大小為20N、與水平方向成37角斜向下的推力F作用時，沿水平方向做勻加速直線運動，求物體加速度的大小.(g取10m/s2，sin37＝0.6，cos37＝0.8),圖1,解析取物體為研究對象，受力分析如圖所示，建立直角坐標系.在水平方向上：Fcos37－Ff＝ma①在豎直方向上：FN＝mg＋Fsin37②又因為：Ff＝μFN③聯(lián)立①②③得：a＝5m/s2答案5m/s2,例3如圖2所示，一質(zhì)量為8kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，用一水平力F＝20N拉物體由A點開始運動，經(jīng)過8s后撤去拉力F，再經(jīng)過一段時間物體到達B點停止.求：(g＝10m/s2)(1)在拉力F作用下物體運動的加速度大??；,,解析答案,圖2,解析(1)對物體受力分析，如圖所示豎直方向mg＝FN水平方向，由牛頓第二定律得F－μFN＝ma1,答案0.5m/s2,(2)撤去拉力時物體的速度大小；,,解析答案,解析撤去拉力時物體的速度v＝a1t解得v＝4m/s答案4m/s,,解析答案,(3)撤去拉力F后物體運動的距離.,解析撤去拉力F后由牛頓第二定律得－μmg＝ma2解得a2＝－μg＝－2m/s2由0－v2＝2a2x,答案4m,方法提煉,返回,方法提煉,,1.解題步驟(1)確定研究對象.(2)進行受力分析和運動情況分析，作出受力和運動示意圖.(3)求合力F或加速度a.(4)根據(jù)F＝ma列方程求解.2.兩種求合力的方法(1)矢量合成法：若物體只受兩個力作用時，應用平行四邊形定則求這兩個力的合力，加速度的方向與物體所受合外力的方向相同.,,方法提煉,方法提煉,,(2)正交分解法：當物體受多個力作用時，常用正交分解法求物體的合外力.①建立坐標系時，通常選取加速度的方向作為某一坐標軸的正方向(也就是不分解加速度)，將物體所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，F(xiàn)y＝0.,,返回,,達標檢測,1.關于牛頓第二定律，以下說法中正確的是()A.由牛頓第二定律可知，加速度大的物體，所受的合外力一定大B.牛頓第二定律說明了，質(zhì)量大的物體，其加速度一定小C.由F＝ma可知，物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量成正比D.對同一物體而言，物體的加速度與物體所受到的合外力成正比，而且在任何情況下，加速度的方向始終與物體所受的合外力方向一致,,解析答案,1,2,3,4,5,解析加速度是由合外力和質(zhì)量共同決定的，故加速度大的物體，所受合外力不一定大，質(zhì)量大的物體，加速度不一定小，選項A、B錯誤；物體所受到的合外力與物體的質(zhì)量無關，故C錯誤；由牛頓第二定律可知，物體的加速度與物體所受到的合外力成正比，并且加速度的方向與合外力方向一致，故D選項正確.答案D,1,2,3,4,5,,解析答案,2.(多選)初始時靜止在光滑水平面上的物體，受到一個逐漸減小的水平力的作用，則這個物體運動情況為()A.速度不斷增大，但增大得越來越慢B.加速度不斷增大，速度不斷減小C.加速度不斷減小，速度不斷增大D.加速度不變，速度先減小后增大,1,2,3,4,5,1,2,3,4,解析水平面光滑，說明物體不受摩擦力作用，物體所受到的水平力即為其合外力.力逐漸減小，合外力也逐漸減小，由公式F＝ma可知：當F逐漸減小時，a也逐漸減小，但速度逐漸增大.答案AC,5,3.(多選)一輛小車在水平面上運動，懸掛的擺球相對小車靜止并與豎直方面成θ角，如圖3所示，下列說法正確的是(),,解析答案,1,2,3,4,A.小車一定向左做勻加速直線運動B.小車的加速度大小為gtanθ，方向向左C.懸繩的拉力一定大于小球的重力D.小球所受合外力方向一定向右,圖3,5,解析小球受重力和拉力作用(如圖所示),,解析答案,1,2,3,4,把FT沿水平和豎直方向分解后有FTsinθ＝maFTcosθ＝mg,答案BC,5,1,2,3,4,4.如圖4所示，質(zhì)量為4kg的物體靜止于水平面上.現(xiàn)用大小為40N、與水平方向夾角為37的斜向上的力拉物體，使物體沿水平面做勻加速運動(g取10m/s2，sin37＝0.6，cos37＝0.8).(1)若水平面光滑，物體的加速度是多大？,,解析答案,圖4,解析水平面光滑時物體的受力情況如圖甲所示由牛頓第二定律：Fcos37＝ma1①解得a1＝8m/s2②,答案8m/s2,5,1,2,3,4,(2)若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體的加速度是多大？,,解析答案,解析水平面不光滑時，物體的受力情況如圖乙所示Fcos37－f＝ma2③N′＋Fsin37＝mg④f＝μN′⑤由③④⑤得：a2＝6m/s2,答案6m/s2,5,5.如圖5所示，自動扶梯與水平面夾角為θ，上面站著質(zhì)量為m的人，當自動扶梯以加速度a加速向上運動時，求扶梯對人的彈力FN和扶梯對人的摩擦力Ff.,圖5,,解析答案,1,2,3,4,5,返回,解析解法一建立如圖甲所示的直角坐標系，人的加速度方向正好沿x軸正方向，由題意可得，x軸方向：Ffcosθ＋FNsinθ－mgsinθ＝ma，y軸方向：FNcosθ－Ffsinθ－mgcosθ＝0，解得FN＝mg＋masinθ，F(xiàn)f＝macosθ.,解法二建立如圖乙所示的直角坐標系(水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向).由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，這樣建立直角坐標系后，在x軸方向和y軸方向上各有一個加速度的分量，其中x軸方向的加速度分量ax＝acosθ，y軸方向的加速度分量ay＝asinθ，根據(jù)牛頓第二定律有，x軸方向：Ff＝max，y軸方向：FN－mg＝may，解得FN＝mg＋masinθ，F(xiàn)f＝macosθ.,1,2,3,4,5,答案mg＋masinθmacosθ,,返回,