物理：第四章第三节牛顿第二定律课件（新人教必修1）[来源：学优高考网1344512].ppt

栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律第三节牛顿第二定律第三节牛顿第二定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律学习目标：学习目标：1.理解牛顿第二定律，知道牛顿第理解牛顿第二定律，知道牛顿第二定律表达式的确切含义二定律表达式的确切含义2了解国际单位制中力的单位了解国际单位制中力的单位“牛顿牛顿”是怎是怎样定义的样定义的3掌握牛顿第二定律并能进行有关计算掌握牛顿第二定律并能进行有关计算重点难点：重点难点：1.牛顿第二定律内容的理解牛顿第二定律内容的理解2应用牛顿第二定律解决动力学问题应用牛顿第二定律解决动力学问题栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律新知初探自主学习新知初探自主学习一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟它受到的作用内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同向跟作用力的方向相同2表达式：表达式：Fkma，选取，选取k1，则，则F_.ma栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律自主探究自主探究用一个较小的力向上提重物，根据牛顿第二用一个较小的力向上提重物，根据牛顿第二定律，重物将向上加速运动，而事实上重物定律，重物将向上加速运动，而事实上重物却没有动，你如何解释？却没有动，你如何解释？当提力小于重力时，重物共受到当提力小于重力时，重物共受到_力、力、_力力和和_力三个力的作用，三力合力为力三个力的作用，三力合力为_，由牛顿第二定律可知，重物的加速度为由牛顿第二定律可知，重物的加速度为_.成功发现成功发现物体受多个力时，物体受多个力时，F指的是指的是_力力.重重提提支持支持00合合栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律二、力的单位二、力的单位1国际单位：力的单位是国际单位：力的单位是_，简称，简称_，符号符号_.21 N的定义：使质量的定义：使质量1 kg的物体产生的物体产生1 m/s2的加速度的力规定为的加速度的力规定为1 N，即，即1 N_.3比例系数比例系数k：在国际单位制中，：在国际单位制中，F、m、a的的单位分别为单位分别为_、_、_，关系式，关系式Fkma中的中的k1.牛顿牛顿牛牛N1 kgm/s2Nkgm/s2栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点要点1对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律，还应从以下几个方因素，对牛顿第二定律，还应从以下几个方面深刻理解面深刻理解.栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律因因果果性性力是产生加速度的原因，只要物体力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为所受的合力不为0(无论合力多么小无论合力多么小),物物体就产生加速度体就产生加速度矢矢量量性性公式公式Fma是矢量式，任一瞬时，是矢量式，任一瞬时，a的方向均与的方向均与F方向相同，当方向相同，当F方向变方向变化时，化时，a的方向同时变化，且任意时的方向同时变化，且任意时刻二者方向保持一致刻二者方向保持一致瞬瞬时时性性牛顿第二定律表明了物体的加速度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与物体所受合外力的瞬时对应关系系,a为某一时刻的加速度，为某一时刻的加速度，F为该时刻物为该时刻物体所受合外力体所受合外力栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律同体性同体性a 中中，a、F、m都是对同一物体都是对同一物体而言而言独立性独立性作用于物体上的每一个力各自产生的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力产生的加速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方度的矢量和，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向上的分量关系也遵从牛顿第二定律律,即即：Fxmax，Fymay相对性相对性物体的加速度必须是对相对于地球静物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的，止或匀速直线运动的参考系而言的，即牛顿第二定律仅适用于惯性参考系即牛顿第二定律仅适用于惯性参考系栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律例例1栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【思路点拨思路点拨】审题时注意物理公式不同于审题时注意物理公式不同于数学公式数学公式,不能单从形式上判断正反比关系，不能单从形式上判断正反比关系，要从物理意义角度去分析要从物理意义角度去分析栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【精讲精析精讲精析】牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式Fma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决定，定，A错；质量是物体本身的属性，由物体本错；质量是物体本身的属性，由物体本身决定，与物体是否受力无关，身决定，与物体是否受力无关，B错；由牛顿错；由牛顿第二定律知加速度与合外力成正比，与质量成第二定律知加速度与合外力成正比，与质量成反比，反比，m可由其他两量求得，故可由其他两量求得，故C、D对对【答案答案】CD栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律1静止在光滑水平面上的物体，受到一个水静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平推力，在刚开始作用的瞬间，下列说法正平推力，在刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是确的是()A物体立即获得加速度，但速度为零物体立即获得加速度，但速度为零B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C物体同时获得速度和加速度物体同时获得速度和加速度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栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律解析：选解析：选A.合力与物体的加速度有瞬时对应合力与物体的加速度有瞬时对应关系，在受到推力的瞬间，马上就有了加速关系，在受到推力的瞬间，马上就有了加速度，但这一瞬间，时间变化仍为零，即度，但这一瞬间，时间变化仍为零，即vat0，所以速度还没有变化，物体仍然是，所以速度还没有变化，物体仍然是静止的静止的栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律要点要点2应用牛顿第二定律解题的常用应用牛顿第二定律解题的常用方法方法1合成法合成法(1)方法：若物体只受两个力作用时，应用平方法：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，再由牛顿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，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反之，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边形定则求物体所受的合力栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律(2)步骤：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，画出受力进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程分析图，明确运动性质和运动过程求出合力或加速度求出合力或加速度根据牛顿第二定律列方程求解根据牛顿第二定律列方程求解栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律 如图如图431所示，沿水平方向做匀所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向离竖直方向37角，球和车厢相对静止，球角，球和车厢相对静止，球的质量为的质量为1 kg.(g取取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)求：求：(1)车厢运动的加速度并说车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况明车厢的运动情况;(2)悬线对球的拉力悬线对球的拉力图图431例例2栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【精讲精析精讲精析】法一：合成法法一：合成法(1)由于车厢沿水平方向运动，所以小球加速由于车厢沿水平方向运动，所以小球加速度度(或合力或合力)的方向水平向右选小球为研究对的方向水平向右选小球为研究对象，受力分析如图象，受力分析如图432所示由牛顿第二所示由牛顿第二定律得定律得F合合mgtan37ma，图图432栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律法二：正交分解法法二：正交分解法建立坐标系，并将悬线对小球的拉力正交分建立坐标系，并将悬线对小球的拉力正交分解；如图解；如图433所示所示则沿水平方向有则沿水平方向有Fsin37ma，竖直方向有竖直方向有Fcos37mg.联立以上两式可解得车厢的加联立以上两式可解得车厢的加速度速度a和悬线对球的拉力和悬线对球的拉力F.图图433栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【答案答案】见精讲精析见精讲精析【方法总结方法总结】合成法一般只适用于物体只合成法一般只适用于物体只受两个力的情况；物体受两个或两个以上的受两个力的情况；物体受两个或两个以上的力的情况正交分解法都适用力的情况正交分解法都适用栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律2.如图如图434所示，质量为所示，质量为4 kg的物体静止的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为为0.5.物体受到大小为物体受到大小为20 N、与水平方向成、与水平方向成37角斜向上的拉力角斜向上的拉力F作用时，沿水平面做匀作用时，沿水平面做匀加速运动，求：加速运动，求：(1)物体加速度的大小物体加速度的大小(2)10 s末的速度大小和末的速度大小和10 s内的位移大小内的位移大小(g取取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)图图434栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律解析：选取物体为研究对象，对其受力分析解析：选取物体为研究对象，对其受力分析如图所示如图所示(1)在水平方向：在水平方向：Fcos37Ffma在竖直方向：在竖直方向：FNFsin37mg又因为：又因为：FfFN解解可得：可得：a0.5 m/s2.栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律答案：答案：(1)0.5 m/s2(2)5 m/s25 m栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律要点要点3瞬时加速度的求解瞬时加速度的求解分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，再是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题应注意以下两种基本模型：应注意以下两种基本模型：1刚性绳刚性绳(或接触面或接触面)：可认为是一种不发生：可认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体若剪断明显形变就能产生弹力的物体若剪断(或脱或脱离离)后，其弹力立即消失，不需要考虑形变恢后，其弹力立即消失，不需要考虑形变恢复时间一般题目中所给的细线和接触面，复时间一般题目中所给的细线和接触面，在不加特殊说明时，均可按此模型处理在不加特殊说明时，均可按此模型处理栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律2弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)：此类物体的特点是形变：此类物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间在瞬时问题量大，形变恢复需要较长时间在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成不变中，其弹力的大小往往可以看成不变栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律 如图如图435甲所示，一质量为甲所示，一质量为m的的物体系于长度分别为物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向的夹角的一端悬挂在天花板上，与竖直方向的夹角为为，L2水平拉直，物体处于平衡状态求解水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题：下列问题：例例3图图435栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律(1)现将线现将线L2剪断，求剪断剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速的瞬间物体的加速度度(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L1换成长度相同、质量不换成长度相同、质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断剪断L2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度【思路点拨思路点拨】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)其他力改变时，细线上的弹力可以在瞬间发其他力改变时，细线上的弹力可以在瞬间发生突变生突变(2)其他力改变时，弹簧的弹力瞬间不变其他力改变时，弹簧的弹力瞬间不变栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【精讲精析精讲精析】(1)当线当线L2被剪断的瞬间，因细被剪断的瞬间，因细线线L2对球的弹力突然消失，而引起对球的弹力突然消失，而引起L1上的张力上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度方向为沿垂直度方向为沿垂直L1斜向下方，大小为斜向下方，大小为agsin.(2)当线当线L2被剪断时，细线被剪断时，细线L2对球的弹力突然消对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化失，而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个变化要有一个过程，不能突变过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线重力的合力与细线L2对球的弹力是一对平衡力对球的弹力是一对平衡力,等值反向，所以线等值反向，所以线L2剪断时的瞬时加速度为剪断时的瞬时加速度为agtan，方向水平向右，方向水平向右栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【答案答案】(1)gsin方向沿垂直于方向沿垂直于L1斜向下斜向下方方(2)gtan方向水平向右方向水平向右【方法总结方法总结】对于发生突变后的力，应根对于发生突变后的力，应根据突变后的瞬间状态求解，对于不发生突变据突变后的瞬间状态求解，对于不发生突变的力应根据原状态求解的力应根据原状态求解栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律3如图如图436所示，天花板上用细绳吊起所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球，两小两个用轻弹簧相连的质量相同的小球，两小球均保持静止当突然剪断细绳的瞬间，上球均保持静止当突然剪断细绳的瞬间，上面小球面小球A与下面小球与下面小球B的加速度分别为的加速度分别为(以向以向上为正方向上为正方向)()Aa1ga2gBa12ga20Ca12ga20Da10a2g图图436栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律解析：选解析：选C.分别以分别以A、B为研究对象，分析剪为研究对象，分析剪断前和剪断时的受力剪断前断前和剪断时的受力剪断前A、B静止，静止，A球球受三个力：绳子的拉力受三个力：绳子的拉力FT、重力、重力mg和弹簧弹和弹簧弹力力F，B球受两个力：球受两个力：重力重力mg和弹簧弹力和弹簧弹力F.A球：球：FTmgF0，B球：球：Fmg0，FF，解得，解得FT2mg，Fmg栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律剪断瞬间，剪断瞬间，A球受两个力，因为绳无弹性，剪球受两个力，因为绳无弹性，剪断瞬间拉力不存在断瞬间拉力不存在,而弹簧瞬间形状不可改变而弹簧瞬间形状不可改变,弹力不变弹力不变.如图如图,A球受重力球受重力mg、弹簧的弹力、弹簧的弹力F.同理同理B球受重力球受重力mg和弹力和弹力F.A球：球：mgFma1，B球：球：Fmgma2解得解得a12g，a20.栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律热点示例创新拓展热点示例创新拓展牛顿第二定律与图象的综合应用牛顿第二定律与图象的综合应用经典案例经典案例(12分分)粗糙的水平面上一物体在粗糙的水平面上一物体在水平方向拉力作用下做直线运动，水平拉力水平方向拉力作用下做直线运动，水平拉力F及运动速度及运动速度v随时间变化的图线如图随时间变化的图线如图437甲、乙所示甲、乙所示.取重力加速度取重力加速度g10 m/s2.求：求：栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律(1)前前2 s内物体运动的加速度和位移的大小；内物体运动的加速度和位移的大小；(2)物体的质量物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数和物体与地面间的动摩擦因数.图图437栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【思路点拨思路点拨】解答此类问题时应注意以下解答此类问题时应注意以下关键点：关键点：(1)将物体的运动过程及受力过程根据图象分将物体的运动过程及受力过程根据图象分段段(2)弄清每一段的受力特点、运动特点弄清每一段的受力特点、运动特点(3)注意题目是否隐含物体还受其他力的作用注意题目是否隐含物体还受其他力的作用.栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律物体受力如图物体受力如图438所示所示对前对前2 s，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得FF1maF1mg(4分分)后后2 s物体匀速运动，由平衡物体匀速运动，由平衡条件得条件得FF1(1分分)由由Ft图线知图线知F15 N，F5 N(1分分)代入数据解得代入数据解得m5 kg，0.1.(2分分)图图438栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律【答案答案】(1)2 m/s24 m(2)5 kg0.1【题后反思题后反思】本题为典型图象问题计算本题为典型图象问题计算量较小，主要考查学生的识图能力和运用牛量较小，主要考查学生的识图能力和运用牛顿定律的解题能力解答此类问题的关键是顿定律的解题能力解答此类问题的关键是能否把力与运动情况很好地结合起来分析能否把力与运动情况很好地结合起来分析栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律知能演练轻松闯关知能演练轻松闯关栏目栏目导引导引第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放