43牛顿第二定律.ppt

3牛顿第二定律牛顿第二定律一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1内容内容：物体加速度的大小跟作用力成：物体加速度的大小跟作用力成_跟物体的质量成跟物体的质量成_加速度的方向跟作用力加速度的方向跟作用力的方向的方向_正比正比反比反比相同相同2关系式：关系式：F_.式中式中F为物体所受的为物体所受的_，k是是_二、力的单位二、力的单位1在国际单位制中力的单位是在国际单位制中力的单位是_，符号为，符号为N.它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1 kg的的物体产生物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做的加速度的力，叫做1 N，即，即1 N1_.2比例系数比例系数k的意义的意义(1)在在Fkma中，中，k的取值与所选单位制有关的取值与所选单位制有关(2)在国际单位制中在国际单位制中k1，牛顿第二定律的数学表，牛顿第二定律的数学表达式为：达式为：_，式中，式中F、m、a的单位分别为的单位分别为_、_、_. kma合力合力比例系数比例系数牛顿牛顿kgm/s2FmaNkgm/s2一、牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系一、牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础牛顿第牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础牛顿第一定律指出了力与运动的关系一定律指出了力与运动的关系力是改变物体力是改变物体运动状态的原因，从而完善了力的内涵；而牛运动状态的原因，从而完善了力的内涵；而牛顿第二定律则进一步定量地给出了决定物体加顿第二定律则进一步定量地给出了决定物体加速度的因素：在相同的外力作用下，质量越大速度的因素：在相同的外力作用下，质量越大的物体加速度越小，说明物体的质量越大，运的物体加速度越小，说明物体的质量越大，运动状态越难以改变，质量是惯性大小的量度动状态越难以改变，质量是惯性大小的量度【特别提醒特别提醒】牛顿第一定律不是牛顿第牛顿第一定律不是牛顿第二定律中当合外力为零的特定条件下的一二定律中当合外力为零的特定条件下的一种特殊情形种特殊情形二、对牛顿第二定律的进一步理解二、对牛顿第二定律的进一步理解1因果性因果性力是产生加速度的原因，反之不对，没有力也力是产生加速度的原因，反之不对，没有力也就没有加速度就没有加速度2矢量性矢量性公式公式Fma是矢量式，任一时刻，是矢量式，任一时刻，a的方向均的方向均与与F合合方向相同，当方向相同，当F合合方向变化时，方向变化时，a的方向的方向同时变化同时变化3瞬时性瞬时性牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系，合外力的瞬时对应关系，a为某一时刻的加速为某一时刻的加速度，度，F为该时刻物体所受的合外力为该时刻物体所受的合外力4同一性同一性有两层意思：一是指加速度有两层意思：一是指加速度a相对同一惯性系相对同一惯性系(一一般指地球般指地球)，二是指，二是指Fma中中F、m、a必须对应同必须对应同一物体或同一个系统一物体或同一个系统5独立性独立性作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度在各个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律，即：方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律，即：Fxmax，Fymay.【特别提醒特别提醒】物体的加速度的方向与物体物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力与合力F方向总是相同，但速度方向总是相同，但速度v的方向不一定与合的方向不一定与合外力的方向相同外力的方向相同关于牛顿第二定律，下列说法正确的是关于牛顿第二定律，下列说法正确的是()A公式公式Fma中，各量的单位可以任意选取中，各量的单位可以任意选取B某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力，而与这之前或之后的受力无关受合外力，而与这之前或之后的受力无关C公式公式Fma中，中，a实际上是作用于该物体上实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和每一个力所产生的加速度的矢量和D物体的运动方向一定与它所受合外力方向物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致一致解析：解析：F、m、a必须选取统一的国际单位，才必须选取统一的国际单位，才可写成可写成Fma的形式，否则比例系数的形式，否则比例系数k1，所以选，所以选项项A错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合外错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度的对应关系，它既表明力与加速度的对应关系，它既表明F合合、m、a三者三者数值上的对应关系，同时也表明合外力的方向与数值上的对应关系，同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，而与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，而与速度方向不一定相同，所以选项速度方向不一定相同，所以选项B正确，选项正确，选项D错错误；由力的独立作用原理知，作用在物体上的每误；由力的独立作用原理知，作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和，故选项矢量和，故选项C正确正确答案：答案：BC三、力、加速度和速度、速度的变化量的关系三、力、加速度和速度、速度的变化量的关系关系关系力力相关链接相关链接加加速速度度力是产生加力是产生加速度的原因，速度的原因，合外力的方合外力的方向与加速度向与加速度的方向一致，的方向一致，质量一定的质量一定的物体，加速物体，加速度跟合外力度跟合外力成正比成正比F既可以是合力也可以是某一既可以是合力也可以是某一分力，若分力，若F为物体受的合外力，为物体受的合外力，那么那么a表示物体的实际加速度表示物体的实际加速度(合加速度合加速度)；若；若F为物体受的某为物体受的某一个方向上的所有力的合力，一个方向上的所有力的合力，那么那么a表示物体在该方向上的表示物体在该方向上的分加速度；若分加速度；若F为物体受的若为物体受的若干力中的某一个力，那么干力中的某一个力，那么a仅仅表示该力产生的加速度，不是表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度物体的实际加速度速度速度1.速度的大小与物速度的大小与物体所受合外力的体所受合外力的大小大小(加速度大小加速度大小)无关无关2.当合外力为零时，当合外力为零时，加速度一定为零，加速度一定为零，但速度不一定为但速度不一定为零零在直线运动中当合外力在直线运动中当合外力(加速度加速度)的方向与速度的方向与速度的方向相同时，物体的的方向相同时，物体的速度必增大，当合外力速度必增大，当合外力(加速度加速度)的方向与速度的方向与速度的方向相反时，物体的的方向相反时，物体的速度必减小速度必减小结论结论加速度随力的变化而变化，但力加速度随力的变化而变化，但力(或加或加速度速度)和速度、速度的变化量并没有直和速度、速度的变化量并没有直接的关系，其变化规律需根据具体情接的关系，其变化规律需根据具体情况来分析况来分析关于速度、加速度和合力之间的关系，下述说法关于速度、加速度和合力之间的关系，下述说法正确的是正确的是()A做匀变速直线运动的物体，它所受合力是恒做匀变速直线运动的物体，它所受合力是恒定不变的定不变的B做匀变速直线运动的物体，它的速度、加速做匀变速直线运动的物体，它的速度、加速度、合力三者总是在同一方向上度、合力三者总是在同一方向上C物体受到的合力增大时，物体的运动速度一物体受到的合力增大时，物体的运动速度一定加快定加快D物体所受合力为零时，一定处于静止状态物体所受合力为零时，一定处于静止状态解析：解析：匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直线运动，所以做匀变速直线运动的物体的合力是恒线运动，所以做匀变速直线运动的物体的合力是恒定不变的，选项定不变的，选项A正确；做匀变速直线运动的物体，正确；做匀变速直线运动的物体，它的加速度与合力的方向一定相同，但加速度与速它的加速度与合力的方向一定相同，但加速度与速度的方向就不一定相同了加速度与速度的方向相度的方向就不一定相同了加速度与速度的方向相同时做匀加速运动，加速度与速度的方向相反时做同时做匀加速运动，加速度与速度的方向相反时做匀减速运动，匀减速运动，B选项错误；物体所受的合力增大时，选项错误；物体所受的合力增大时，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，选项它的加速度一定增大，但速度不一定增大，选项C错错误；物体所受合力为零时，加速度为零，但物体不误；物体所受合力为零时，加速度为零，但物体不一定处于静止状态，也可以处于匀速运动状态，选一定处于静止状态，也可以处于匀速运动状态，选项项D错误错误答案：答案：A说一说说一说质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由下落时加速度却是一样的，你怎样解释？下落时加速度却是一样的，你怎样解释？A加速度越来越大，速度越来越小加速度越来越大，速度越来越小B加速度和速度都是先增大后减小加速度和速度都是先增大后减小C速度是先增大后减小，加速度方向是先速度是先增大后减小，加速度方向是先向下后向上向下后向上D速度是一直减小，加速度大小是先减小速度是一直减小，加速度大小是先减小后增大后增大解析：解析：小球接触弹簧时受两个力作用：向下小球接触弹簧时受两个力作用：向下的重力和向上的弹力的重力和向上的弹力(其中重力为恒力其中重力为恒力)向下向下压缩过程可分为：两个过程和一个临界点具压缩过程可分为：两个过程和一个临界点具体分析如下：体分析如下：过程一：过程一：综上所述：小球向下压缩弹簧的过程中，综上所述：小球向下压缩弹簧的过程中，F合合的方向先向下后向上，大小先变小后变大；的方向先向下后向上，大小先变小后变大；a的方向先向下后向上，大小先变小后变大；的方向先向下后向上，大小先变小后变大；v的方向向下，大小先变大后变小的方向向下，大小先变大后变小答案：答案：C解析：解析：物体从物体从A到到B的过程中，水平方向一直的过程中，水平方向一直受到向左的滑动摩擦力受到向左的滑动摩擦力Ffmg，大小不变；还，大小不变；还一直受到向右的弹簧的弹力，从某个值逐渐减小一直受到向右的弹簧的弹力，从某个值逐渐减小为为0.开始时，弹力大于摩擦力，合力向右，物体开始时，弹力大于摩擦力，合力向右，物体向右加速，随着弹力的减小，合力越来越小；到向右加速，随着弹力的减小，合力越来越小；到A、B间的某一位置时，弹力和摩擦力大小相等、间的某一位置时，弹力和摩擦力大小相等、方向相反，合力为方向相反，合力为0，速度达到最大；随后，摩，速度达到最大；随后，摩擦力大于弹力，合力增大但方向向左，合力方向擦力大于弹力，合力增大但方向向左，合力方向与速度方向相反，物体开始做减速运动所以，与速度方向相反，物体开始做减速运动所以，小物体由小物体由A到到B的过程中，先做加速度减小的加的过程中，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，正确选项速运动，后做加速度增加的减速运动，正确选项为为B、D.答案：答案：BD答案：答案：(1)g(sin cos )，方向沿斜面，方向沿斜面向下向下(2)g(sin cos )，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下【反思总结反思总结】应用牛顿第二定律解题的一般应用牛顿第二定律解题的一般步骤及常用方法步骤及常用方法(1)一般步骤一般步骤确定研究对象确定研究对象进行受力分析和运动状态分析，画出受力的进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图示意图建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，根据定律列方程根据定律列方程统一已知量单位，代值求解统一已知量单位，代值求解检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解解(2)常用方法常用方法矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应矢量合成法：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，再由牛用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向加速度的方向就是物体所受合外力的方向，反加速度的方向就是物体所受合外力的方向，反之，若知道加速度的方向也可应用平行四边形之，若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力定则求物体所受的合力答案：答案：(1)7.5 m/s2方向水平向右车厢可方向水平向右车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动左做匀减速直线运动(2)12.5 N答案：答案：B解析：解析：设两物体质量均为设两物体质量均为m，未加，未加F时，整时，整体：体：kx12mg当木块当木块A下移下移4 cm，撤去，撤去F的瞬间，的瞬间，对对A、B整体有：整体有：kx22mg2ma对对A有有FBAmgma联立联立并代入数据并代入数据a20 m/s2，得，得FBA1.5 N.答案：答案：C常见的轻绳、轻杆、轻弹簧物理模型常见的轻绳、轻杆、轻弹簧物理模型在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时， 经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型全面准确地理解它们的特点，可见的力学模型全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题帮助我们灵活正确地分析问题一、这些模型的共同点是一、这些模型的共同点是都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关状态无关二、这些模型的不同点二、这些模型的不同点1轻绳：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子轻绳：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要只要不被拉断不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变；绳子的弹力可以发生突变瞬时产瞬时产生，瞬时改变、瞬时消失生，瞬时改变、瞬时消失2轻杆：既能承受拉力，又能承受压力，施力轻杆：既能承受拉力，又能承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长、或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长、也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变3轻弹簧：既能承受拉力，又能承受压力，力轻弹簧：既能承受拉力，又能承受压力，力的方向沿弹簧的轴线；受力后发生较大形变，弹的方向沿弹簧的轴线；受力后发生较大形变，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变认为弹力不变4橡皮绳：只能承受拉力，不能承受压力；其橡皮绳：只能承受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮绳的弹力同样不能突变过程，故橡皮绳的弹力同样不能突变答案：答案：(1)aAaBg，方向竖直向下，方向竖直向下(2)aA2g，方向竖直向上；，方向竖直向上；aBg，方向，方向竖直向下竖直向下 答案：答案：CD2静止在光滑水平地面上的物体，受到一个静止在光滑水平地面上的物体，受到一个水平拉力，当力刚开始作用的瞬间，正确的水平拉力，当力刚开始作用的瞬间，正确的说法是说法是()A物体同时获得速度和加速度物体同时获得速度和加速度B物体立即获得加速度，但速度仍为零物体立即获得加速度，但速度仍为零C物体立即获得速度，但加速度为零物体立即获得速度，但加速度为零D物体的速度和加速度均为零物体的速度和加速度均为零解析：解析：由牛顿第二定律知：物体受到的合外力由牛顿第二定律知：物体受到的合外力与加速度是瞬时对应关系，故物体立即获得加速与加速度是瞬时对应关系，故物体立即获得加速度，而速度变化量是加速度对时间的积累，刚获度，而速度变化量是加速度对时间的积累，刚获得加速度瞬间，还没有时间积累，所以速度变化得加速度瞬间，还没有时间积累，所以速度变化量为零，则物体速度为零，所以量为零，则物体速度为零，所以B正确牛顿第正确牛顿第二定律中物体受到的合外力与物体的加速度具有二定律中物体受到的合外力与物体的加速度具有瞬时对应关系，即同存同失、同变化瞬时对应关系，即同存同失、同变化答案：答案：B答案：答案：C解析：解析：竖直方向上，杆对小球的作用力的分竖直方向上，杆对小球的作用力的分力与重力平衡，即力与重力平衡，即Fymg，大小不变，水平，大小不变，水平方向上的分力方向上的分力Fxma，大小逐渐增大，大小逐渐增大答案：答案：C解析：解析：撤去恒力撤去恒力F后，物体在阻力作用下运动，后，物体在阻力作用下运动，由由vt图象可知，图象可知，13 s内物体的加速度为内物体的加速度为3 m/s2，由牛顿第二定律由牛顿第二定律Ffma可知，阻力可知，阻力Ff3 N；由图；由图象可知在象可知在01 s内其加速度为内其加速度为6 m/s2，由牛顿第二，由牛顿第二定律定律FFfma，可求得，可求得F9 N，B、D正确正确答案：答案：BD6水平面上有一质量为水平面上有一质量为1 kg的木块，在水平向的木块，在水平向右、大小为右、大小为5 N的力作用下，由静止开始运的力作用下，由静止开始运动若木块与水平面间的动摩擦因数为动若木块与水平面间的动摩擦因数为0.2.(1)画出木块的受力示意图；画出木块的受力示意图；(2)求木块运动的加速度；求木块运动的加速度；(3)求出木块求出木块4 s内的位移内的位移(g取取10 m/s2)答案：答案：(1)如图所示如图所示(2)3 m/s2(3)24 m