第四节牛顿第二定律及其应用（1）.ppt

第三章第三章第三章第三章 研究物体间的相互作用研究物体间的相互作用研究物体间的相互作用研究物体间的相互作用第四节第四节 牛顿第二定律及其应用牛顿第二定律及其应用第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）物体的质量不变时，加速度物体的质量不变时，加速度物体的质量不变时，加速度物体的质量不变时，加速度 a a 与物体所受合外力与物体所受合外力与物体所受合外力与物体所受合外力F F 成正比。成正比。成正比。成正比。物体所受的合力不变时，加速度物体所受的合力不变时，加速度物体所受的合力不变时，加速度物体所受的合力不变时，加速度 a a 与物体质量与物体质量与物体质量与物体质量m m 成反比。成反比。成反比。成反比。前节得到：前节得到：【探究实验结论探究实验结论】第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）物体的加速度物体的加速度物体的加速度物体的加速度a a跟作用在物体上的合外力跟作用在物体上的合外力跟作用在物体上的合外力跟作用在物体上的合外力F F成正比，成正比，成正比，成正比，跟物体的质量跟物体的质量跟物体的质量跟物体的质量mm成反比。加速度的方向跟合外力成反比。加速度的方向跟合外力成反比。加速度的方向跟合外力成反比。加速度的方向跟合外力的方向相同。的方向相同。的方向相同。的方向相同。一一.牛顿第二定律的内容牛顿第二定律的内容数学式：数学式：当适当选取单位使当适当选取单位使当适当选取单位使当适当选取单位使k k=1,=1,则则则则:F F合合合合 =ma=ma 使质量为使质量为使质量为使质量为1 1kgkg的物体产生的物体产生的物体产生的物体产生1m/s1m/s2 2的加速度的力，的加速度的力，的加速度的力，的加速度的力，规定为规定为规定为规定为1N1N。aF合合第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）理解：理解：1.1.矢量性矢量性矢量性矢量性aa与与与与F F合合合合的方向总是相同的方向总是相同的方向总是相同的方向总是相同2.2.瞬时性瞬时性瞬时性瞬时性aa与与与与F F合合合合同时产生，同时变化，同时消失同时产生，同时变化，同时消失同时产生，同时变化，同时消失同时产生，同时变化，同时消失3.3.独立性独立性独立性独立性FF合合合合mama 写成分量式写成分量式写成分量式写成分量式 F Fx xmamax x，F Fy ymamay y 其中其中其中其中4.4.同体性同体性同体性同体性FF合合合合mama各量都是属于同一个物体各量都是属于同一个物体各量都是属于同一个物体各量都是属于同一个物体第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）.在牛顿第二定律在牛顿第二定律在牛顿第二定律在牛顿第二定律F=F=kmakma中，有关比例系数中，有关比例系数中，有关比例系数中，有关比例系数k k的下列说的下列说的下列说的下列说法，正确的是：法，正确的是：法，正确的是：法，正确的是：.在任何情况下在任何情况下在任何情况下在任何情况下k k都等于；都等于；都等于；都等于；.k k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的；的数值是由质量、加速度和力的大小决定的；的数值是由质量、加速度和力的大小决定的；的数值是由质量、加速度和力的大小决定的；.k k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的；的数值是由质量、加速度和力的单位决定的；的数值是由质量、加速度和力的单位决定的；的数值是由质量、加速度和力的单位决定的；.在国际单位制中，在国际单位制中，在国际单位制中，在国际单位制中，k k=1=1。课堂练习课堂练习 第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）.从从从从F=maF=ma得到得到得到得到m=F/am=F/a，可见物体的质量：可见物体的质量：可见物体的质量：可见物体的质量：.跟合外力成正比；跟合外力成正比；跟合外力成正比；跟合外力成正比；.跟加速度成反比；跟加速度成反比；跟加速度成反比；跟加速度成反比；.跟合外力及加速度无关；跟合外力及加速度无关；跟合外力及加速度无关；跟合外力及加速度无关；.跟合外力及加速度比值有关跟合外力及加速度比值有关跟合外力及加速度比值有关跟合外力及加速度比值有关课堂练习课堂练习 第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）.下列说法中正确的是：下列说法中正确的是：下列说法中正确的是：下列说法中正确的是：.物体所受合外力为零，物体的速度必为零物体所受合外力为零，物体的速度必为零物体所受合外力为零，物体的速度必为零物体所受合外力为零，物体的速度必为零.物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大.物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致.物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同课堂练习课堂练习 第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）G GN Nf fT TF Fa受受受受力力力力情情情情况况况况运运运运动动动动情情情情况况况况牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律F F合合合合=ma=ma运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式类型类型s sv vt tv v0 0t t二二.牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用1.1.1.1.已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物体的运动情况2.2.2.2.已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况加速度加速度加速度加速度a a是联系力与运动的桥梁是联系力与运动的桥梁是联系力与运动的桥梁是联系力与运动的桥梁第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）例例例例1 1：一列静止在站台里的火车，总质量为：一列静止在站台里的火车，总质量为：一列静止在站台里的火车，总质量为：一列静止在站台里的火车，总质量为6.0106.0105 5kgkg。伴随着一声笛响，这列火车从站台上缓缓开出，伴随着一声笛响，这列火车从站台上缓缓开出，伴随着一声笛响，这列火车从站台上缓缓开出，伴随着一声笛响，这列火车从站台上缓缓开出，1min20s1min20s后显示其速度达到了后显示其速度达到了后显示其速度达到了后显示其速度达到了72km/h72km/h。若火车做匀加。若火车做匀加。若火车做匀加。若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的速直线运动，求火车在加速过程中的速直线运动，求火车在加速过程中的速直线运动，求火车在加速过程中的合外力合外力合外力合外力要多大才要多大才要多大才要多大才能满足加速的要求？能满足加速的要求？能满足加速的要求？能满足加速的要求？讨论：讨论：讨论：讨论：设火车受到的阻力是车重的设火车受到的阻力是车重的设火车受到的阻力是车重的设火车受到的阻力是车重的0.050.05倍，这是倍，这是倍，这是倍，这是火车受到的牵引力应为多大火车受到的牵引力应为多大火车受到的牵引力应为多大火车受到的牵引力应为多大?第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）题目已知：题目已知：mm6.0106.0105 5kgkg，v v0 00 0，v v t t72km/h72km/h20m/s20m/s，t t80s80s，求：求：求：求：F F合合合合aF合合ma运动学公式运动学公式解题思路合合合合F F合合合合t第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）解：火车的运动情况和解：火车的运动情况和解：火车的运动情况和解：火车的运动情况和受力分析如图所示。受力分析如图所示。受力分析如图所示。受力分析如图所示。取火车前进的方向为正方向，根据匀变速直线运动的得：取火车前进的方向为正方向，根据匀变速直线运动的得：取火车前进的方向为正方向，根据匀变速直线运动的得：取火车前进的方向为正方向，根据匀变速直线运动的得：根据牛顿第二定律，火车受到的合外力为：根据牛顿第二定律，火车受到的合外力为：根据牛顿第二定律，火车受到的合外力为：根据牛顿第二定律，火车受到的合外力为：即火车在加速过程中的合外力约即火车在加速过程中的合外力约即火车在加速过程中的合外力约即火车在加速过程中的合外力约 为才能满足加为才能满足加为才能满足加为才能满足加速的要求。速的要求。速的要求。速的要求。合合合合F F合合合合t第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）mgmgN NF F牵牵牵牵f ft题目已知：题目已知：题目已知：题目已知：m6.0105kg，f f=0.05mg=0.05mg v00，v t72km/h20m/s，t80s，求：求：F牵牵讨论：讨论：讨论：讨论：设火车受到的设火车受到的设火车受到的设火车受到的阻力是车重的阻力是车重的阻力是车重的阻力是车重的0.050.05倍，倍，倍，倍，这是火车受到的牵引这是火车受到的牵引这是火车受到的牵引这是火车受到的牵引力应为多大力应为多大力应为多大力应为多大?F合合 maa运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式F牵牵 F合合 f F合合F牵牵f第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）F F牵牵牵牵mgmgN Nf fF F牵牵牵牵mgmgN Nf f解：物体受到重力解：物体受到重力解：物体受到重力解：物体受到重力mgmg，支持力，支持力，支持力，支持力N N，牵引力，牵引力，牵引力，牵引力F F牵和摩擦力牵和摩擦力牵和摩擦力牵和摩擦力f f 四个力四个力四个力四个力的作用。其中的作用。其中的作用。其中的作用。其中f f0.05mg0.05mg。选取汽车运动方向为正方向。选取汽车运动方向为正方向。选取汽车运动方向为正方向。选取汽车运动方向为正方向。F F合合合合F F牵牵牵牵f f F F牵牵牵牵 F F合合合合f f F F合合合合0.05mg0.05mg（1.5101.5105 50.056.0100.056.0105 51010）N N t第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）例例例例2 2：交通警察在处理交通事故时，有时会根据汽车在：交通警察在处理交通事故时，有时会根据汽车在：交通警察在处理交通事故时，有时会根据汽车在：交通警察在处理交通事故时，有时会根据汽车在路面上的刹车痕迹，来判定发生事故前汽车是否超速。路面上的刹车痕迹，来判定发生事故前汽车是否超速。路面上的刹车痕迹，来判定发生事故前汽车是否超速。路面上的刹车痕迹，来判定发生事故前汽车是否超速。在一个限速为在一个限速为在一个限速为在一个限速为40km/h40km/h的大桥路面上，有一辆汽车紧急的大桥路面上，有一辆汽车紧急的大桥路面上，有一辆汽车紧急的大桥路面上，有一辆汽车紧急刹车后仍然发生交通事故，交警在现场测得该车在路刹车后仍然发生交通事故，交警在现场测得该车在路刹车后仍然发生交通事故，交警在现场测得该车在路刹车后仍然发生交通事故，交警在现场测得该车在路面刹车的痕迹为面刹车的痕迹为面刹车的痕迹为面刹车的痕迹为12m12m，已知汽车轮胎与地面的动摩擦，已知汽车轮胎与地面的动摩擦，已知汽车轮胎与地面的动摩擦，已知汽车轮胎与地面的动摩擦因数为因数为因数为因数为0.60.6，请判断汽车是否超速。，请判断汽车是否超速。，请判断汽车是否超速。，请判断汽车是否超速。若在潮湿的路面出现上述情况，该汽车是否超速？所若在潮湿的路面出现上述情况，该汽车是否超速？所若在潮湿的路面出现上述情况，该汽车是否超速？所若在潮湿的路面出现上述情况，该汽车是否超速？所以雨天以雨天以雨天以雨天第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）mgmgN N解：汽车受到重力解：汽车受到重力解：汽车受到重力解：汽车受到重力mgmg，支，支，支，支持力持力持力持力N N和摩擦力和摩擦力和摩擦力和摩擦力f f 的作用，的作用，的作用，的作用，如图所示。选取汽车运动如图所示。选取汽车运动如图所示。选取汽车运动如图所示。选取汽车运动的方向为正方向。则的方向为正方向。则的方向为正方向。则的方向为正方向。则故故故故：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据匀变速直线运动的规律根据匀变速直线运动的规律根据匀变速直线运动的规律根据匀变速直线运动的规律：联立联立联立联立解得解得解得解得：代入数据得代入数据得代入数据得代入数据得：汽车刹车前速度为汽车刹车前速度为汽车刹车前速度为汽车刹车前速度为1212m/sm/s，即，即，即，即43.243.2km/hkm/h，此汽车属超速行驶。，此汽车属超速行驶。，此汽车属超速行驶。，此汽车属超速行驶。第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）故：故：故：故：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据匀变速直线运动的规律：根据匀变速直线运动的规律：根据匀变速直线运动的规律：根据匀变速直线运动的规律：解：汽车受到重力解：汽车受到重力解：汽车受到重力解：汽车受到重力mgmg，支持力，支持力，支持力，支持力N N和摩擦力和摩擦力和摩擦力和摩擦力f f 的作用，如图所的作用，如图所的作用，如图所的作用，如图所示。选取汽车运动的方向为正方向。则示。选取汽车运动的方向为正方向。则示。选取汽车运动的方向为正方向。则示。选取汽车运动的方向为正方向。则N Nmgmg第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）.明确研究对象明确研究对象明确研究对象明确研究对象.分析物体的分析物体的分析物体的分析物体的受力情况受力情况受力情况受力情况（画出受力示意图）和（画出受力示意图）和（画出受力示意图）和（画出受力示意图）和运动情况运动情况运动情况运动情况.规定正方向（或建立坐标系）规定正方向（或建立坐标系）规定正方向（或建立坐标系）规定正方向（或建立坐标系）.列出列出列出列出牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律 方程方程方程方程和和和和运动学方程运动学方程运动学方程运动学方程.解方程（组），统一国际单位，代入数值计算。解方程（组），统一国际单位，代入数值计算。解方程（组），统一国际单位，代入数值计算。解方程（组），统一国际单位，代入数值计算。6.6.对计算结果进行分析、验算、讨论。对计算结果进行分析、验算、讨论。对计算结果进行分析、验算、讨论。对计算结果进行分析、验算、讨论。应用牛顿第二定律解题步骤：应用牛顿第二定律解题步骤：第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）汽车刹车后做匀减速速运动，设加速度为汽车刹车后做匀减速速运动，设加速度为汽车刹车后做匀减速速运动，设加速度为汽车刹车后做匀减速速运动，设加速度为a a a a司机从发现情况到完全停止汽车的位移为司机从发现情况到完全停止汽车的位移为司机从发现情况到完全停止汽车的位移为司机从发现情况到完全停止汽车的位移为汽车在反应时间内做匀速运动，位移为汽车在反应时间内做匀速运动，位移为汽车在反应时间内做匀速运动，位移为汽车在反应时间内做匀速运动，位移为根据公式根据公式根据公式根据公式根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：由由由由解得：解得：解得：解得：得汽车刹车到停止的位移为得汽车刹车到停止的位移为得汽车刹车到停止的位移为得汽车刹车到停止的位移为v0s1s2st0v0vt=0faP94 P94 P94 P94 第第第第4 4 4 4题题题题 1.1.请保持车距（请保持车距（s）2.2.前方路滑，小心驾驶（前方路滑，小心驾驶（f）3.3.请限速行驶（请限速行驶（v0）4.4.请勿酒后驾驶（请勿酒后驾驶（t0）5.5.请勿超载（请勿超载（m）警警 示示 标标 语语第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）课堂练习课堂练习 质质质质量量量量为为为为4040kgkg的的的的物物物物体体体体静静静静止止止止在在在在水水水水平平平平面面面面上上上上,当当当当在在在在400400N N的的的的水水水水平平平平拉拉拉拉力力力力作作作作用用用用下下下下由由由由静静静静止止止止开开开开始始始始经经经经过过过过1616mm时时时时,速速速速度度度度为为为为16 16 mm/s s,求物体受到的阻力是多少求物体受到的阻力是多少求物体受到的阻力是多少求物体受到的阻力是多少?FmgNf第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）作业：作业：P93 1.2提示提示2：F合合mgTa第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）FmgNa aa a已知：光滑、已知：光滑、已知：光滑、已知：光滑、mm、F F求：求：求：求：a aFmgNa af已知：粗糙、已知：粗糙、已知：粗糙、已知：粗糙、mm、F F、f f（或（或（或（或）求：求：求：求：a a正方向正方向正方向正方向第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）FmgNa aa a已知：光滑、已知：光滑、已知：光滑、已知：光滑、mm、F F求：求：求：求：a aFmgNa af已知：粗糙、已知：粗糙、已知：粗糙、已知：粗糙、mm、F F、f f（或（或（或（或）求：求：求：求：a a正方向正方向正方向正方向第四节第四节 牛顿第二定律及其应用（牛顿第二定律及其应用（1 1）GN G1G2GN G1G2f fa aa a光滑光滑光滑光滑粗糙粗糙粗糙粗糙