人教,高中物理--必修1课件,第四章,牛顿运动定律4.3,牛顿第二定律

高中物理 必修1 人教版 第四章牛顿运动定律4 3牛顿第二定律 3 1 2 知道牛顿第二定律的内容 表达式的确切含义 知道国际单位制中力的单位 牛顿 是怎样定义的 能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题 一 牛顿第二定律1 正比反比相同2 kma合力ma二 力的单位1 牛顿牛2 1kg m s2 一 牛顿第二定律 答案 问题设计 要点提炼 1 牛顿第二定律的表达式F ma 式中各量都要用 单位 F指物体所受的 2 对牛顿第二定律的理解 1 因果性 力F是产生加速度a的原因 只要物体所受的合力不为0 物体就具有加速度 2 瞬时性 a与F同时产生 同时 同时 为瞬时对应关系 国际 合外力 变化 消失 3 矢量性 F ma是矢量表达式 任一时刻a的方向均与 的方向一致 当合外力方向变化时a的方向同时变化 即a与F的方向在任何时刻均 4 同体性 公式F ma中各物理量都是针对 的 5 独立性 当物体同时受到几个力作用时 各个力都满足F ma 每个力都会产生一个加速度 这些加速度的矢量和即为物体具有的 故牛顿第二定律可表示为 合外力F 相同 同一物体 合加速度 3 合外力 加速度 速度的关系 1 力与加速度为因果关系 加速度与合外力方向总 大小与合外力成 2 力与速度无因果关系 合外力与速度方向可以同向 可以反向 合外力与速度方向 时 物体做加速运动 时物体做减速运动 3 两个加速度公式的区别a v t是加速度的定义式 是 法定义的物理量 a与v v t均 a F m是加速度的决定式 加速度由其受到的合外力和质量决定 相同 正比 同向 反向 比值 无关 延伸思考 在地面上 停着一辆卡车 你使出全部力气也不能使卡车做加速运动 这与牛顿第二定律矛盾吗 为什么 牛顿第二定律公式中的F指的是物体受到的合外力 大卡车在水平方向上不只受到你的推力 还同时受到地面摩擦力的作用 它们相互平衡 即卡车受到的合外力为零 故卡车不做加速运动 答案 不矛盾 合力产生加速度 二 牛顿第二定律的简单应用 1 解题步骤 1 确定研究对象 2 进行受力分析和运动情况分析 作出受力和运动示意图 3 求合力F或加速度a 4 根据F ma列方程求解 2 解题方法 1 矢量合成法 若物体只受两个力作用时 应用平行四边形定则求这两个力的合力 加速度的方向与物体所受合外力的方向相同 2 正交分解法 当物体受多个力作用时 常用正交分解法求物体的合外力 建立坐标系时 通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向 也就是不分解加速度 将物体所受的力正交分解后 列出方程Fx ma Fy 0 特殊情况下 若物体的受力都在两个互相垂直的方向上 也可将坐标轴建立在力的方向上 正交分解加速度a 根据牛顿第二定律及求合外力 例1 下列对牛顿第二定律的表达式F ma及其变形公式的理解 正确的是 A 由F ma可知 物体所受的合外力与物体的质量成正比 与物体的加速度成反比B 由m F a可知 物体的质量与其所受合外力成正比 与其运动的加速度成反比C 由a F m可知 物体的加速度与其所受合外力成正比 与其质量成反比D 由m F a可知 物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出 一 对牛顿第二定律的理解 CD m与F a皆无关 是物体的固有属性 解析 力F1作用在物体上产生的加速度a1 3m s2 力F2作用在该物体上产生的加速度a2 4m s2 则F1和F2同时作用在该物体上 产生的加速度的大小可能为 A 7m s2B 5m s2C 1m s2D 8m s2 ABC 同一个物体 质量为m不变 F1 ma1 3m F2 ma2 4m F1 F2 F F1 F2 m F 7m 1m s2 a 7m s2 所以 F1与F2的合力为F 合加速度 解析 二 牛顿第二定律的简单应用 例2 如图所示 一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 用一水平力F 20N拉物体由A点开始运动 经过8s后撤去拉力F 再经过一段时间物体到达B点停止 求 g 10m s2 1 在拉力F作用下物体运动的加速度大小 FN F Ff 竖直方向 mg FN 解析 二 牛顿第二定律的简单应用 例2 如图所示 一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 用一水平力F 20N拉物体由A点开始运动 经过8s后撤去拉力F 再经过一段时间物体到达B点停止 求 g 10m s2 2 撤去拉力时物体的速度大小 物体匀加速直线运动了8s FN F Ff 解析 二 牛顿第二定律的简单应用 例2 如图所示 一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 用一水平力F 20N拉物体由A点开始运动 经过8s后撤去拉力F 再经过一段时间物体到达B点停止 求 g 10m s2 3 撤去拉力F后物体运动的距离 FN F Ff 只受摩擦力 二 牛顿第二定律的简单应用 例3 如图所示 质量为1kg的物体静止在水平面上 物体与水平面间的动摩擦因数 0 5 物体受到大小为20N 与水平方向成37 角斜向下的推力F作用时 沿水平方向做匀加速直线运动 求物体加速度的大小 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 FN F Ff 分析物体受力 建立直角坐标系 y x 1 牛顿第二定律和力的单位 1 内容 2 表达式 F ma 3 国际单位制中力的单位 N 1N 1kg m s22 牛顿第二定律的特点 1 因果性 2 矢量性 3 瞬时性 4 同体性 5 独立性 3 应用牛顿第二定律解题的一般步骤和基本方法一般步骤 1 确定研究对象 2 进行受力分析和运动情况分析 3 求出合外力或加速度 4 根据牛顿第二定律F ma列方程求解 基本方法 1 两个力作用时可用矢量合成法 也可用正交分解法 2 多个力作用时可用正交分解法 1 牛顿第二定律的理解 关于牛顿第二定律 以下说法中正确的是 A 由牛顿第二定律可知 加速度大的物体 所受的合外力一定大B 牛顿第二定律说明了 质量大的物体 其加速度一定小C 由F ma可知 物体所受到的合外力与物体的质量成正比D 对同一物体而言 物体的加速度与物体所受到的合外力成正比 而且在任何情况下 加速度的方向 始终与物体所受的合外力方向一致 D 加速度是由合外力和质量共同决定的 合外力与物体的质量无关 故加速度大的物体 所受合外力不一定大 质量大的物体 加速度不一定小 2 牛顿第二定律的理解 初始时静止在光滑水平面上的物体 受到一个逐渐减小的水平力的作用 则这个物体运动情况为 A 速度不断增大 但增大得越来越慢B 加速度不断增大 速度不断减小C 加速度不断减小 速度不断增大D 加速度不变 速度先减小后增大 解析 物体做加速运动 牛顿第二定律 F ma a逐渐减小 速度增大的越来越慢 AC 3 牛顿第二定律的简单应用 如图所示 两个人同时用大小分别为F1 120N F2 80N的水平力拉放在水平光滑地面的小车 如果小车的质量m 20kg 则小车的加速度 A 方向向左 大小为10m s2B 方向向左 大小为2m s2C 方向向右 大小为10m s2D 方向向右 大小为2m s2 B 解析 4 牛顿第二定律的简单应用 如图所示 质量为4kg的物体静止于水平面上 现用大小为40N 与水平方向夹角为37 的斜向上的力拉物体 使物体沿水平面做匀加速运动 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 若水平面光滑 物体的加速度是多大 解析 FN F 没有摩擦力 分析物体受力如图 根据牛顿第二定律 4 牛顿第二定律的简单应用 如图所示 质量为4kg的物体静止于水平面上 现用大小为40N 与水平方向夹角为37 的斜向上的力拉物体 使物体沿水平面做匀加速运动 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 2 若物体与水平面间的动摩擦因数为0 5 物体的加速度是多大 FN F Ff 解析 有摩擦力 分析物体受力如图 再见