新教材高中物理第四章运动和力的关系3牛顿第二定律课件新人教版必修第一册.pptx

第四章第四章运动和力的关系运动和力的关系学习目标学习目标1.结合上节探究实验的数据结合上节探究实验的数据,通过推理得出牛顿第二定律通过推理得出牛顿第二定律.会准确会准确表述牛顿第二定律的内容和表达式表述牛顿第二定律的内容和表达式,能说出表达式中各物理量的能说出表达式中各物理量的意义意义,培养分析数据、从数据获取规律的能力培养分析数据、从数据获取规律的能力.2.通过讨论牛顿第二定律表达式的成立条件通过讨论牛顿第二定律表达式的成立条件,说明力的单位说明力的单位“牛牛顿顿”的由来的由来,理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁,培养逻辑推理能力培养逻辑推理能力.3.结合问题情境结合问题情境,运用牛顿第二定律求解简单问题运用牛顿第二定律求解简单问题.会用牛顿第二会用牛顿第二定律处理和分析实际生活中的问题定律处理和分析实际生活中的问题,体会物理的实用价值体会物理的实用价值,培养培养关注生活、关注实际的态度关注生活、关注实际的态度.3牛顿第二定律牛顿第二定律知识点知识点一一牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式1.通过上节的探究实验通过上节的探究实验,总结物体的加速度总结物体的加速度a与它所受的作与它所受的作用力用力F以及自身的质量以及自身的质量m之间存在的关系之间存在的关系:如图所示如图所示,物体物体的质量一定时的质量一定时,受力越大受力越大,加速度加速度;物体受力一定时物体受力一定时,它它的质量越大的质量越大,加速度加速度.越大越大越小越小2.牛顿第二定律牛顿第二定律:物体加速度的大小跟它受到的作用物体加速度的大小跟它受到的作用力力成成,跟它的质量跟它的质量成成,加速度的方向跟作加速度的方向跟作用力的用力的方向方向.3.牛顿第二定律可表述牛顿第二定律可表述为为 ,也可以写成也可以写成等式等式 .正比正比反比反比相同相同F=kma知识点二力的单位知识点二力的单位1.在国际单位制中在国际单位制中,力的单位力的单位是是,简称简称,符号符号为为.2.“牛顿牛顿”的含义的含义:使质量使质量为为的的物体物体产生产生的的加速加速度需要的力为度需要的力为1N.答案答案:质量的单位取千克质量的单位取千克(kg),加速度的单位取米每二次方加速度的单位取米每二次方秒秒(m/s2),力的单位取牛顿力的单位取牛顿(N)时时,牛顿第二定律可以表示为牛顿第二定律可以表示为F=ma.3.牛顿第二定律的表达式为牛顿第二定律的表达式为F=kma,满足什么条件时满足什么条件时,牛顿牛顿第二定律可以表示为第二定律可以表示为F=ma?牛顿牛顿牛牛N1kg1m/s2小小试试身手身手判判断断下下列列说说法法的的正正误误并并和和同同学学交交流流(正正确确的的在在括括号号内内打打“”“”,错误的打错误的打“”).”).1.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定,与物体的速度大小无关与物体的速度大小无关.()2.物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定,与速度方向与速度方向无关无关.()3.在牛顿第二定律的数学表达式在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中中,比例系数比例系数k在任何在任何情况下都等于情况下都等于1.()4.力是使物体产生加速度的原因力是使物体产生加速度的原因.()5.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小都成正比都成正比.()6.一旦物体所受的合力为一旦物体所受的合力为0,则物体的加速度立即为则物体的加速度立即为0.()探究探究一一牛顿第二定律牛顿第二定律问题情境问题情境图甲、乙中人推的是质量相同的购物车图甲、乙中人推的是质量相同的购物车,图丙、丁中人推图丙、丁中人推的是质量不同的购物车的是质量不同的购物车.甲甲乙乙丙丙丁丁1.图甲、乙中图甲、乙中,人分别用较大的力和较小的力推质量相同的人分别用较大的力和较小的力推质量相同的购物车购物车,两种情况下购物车的速度变化有什么特点两种情况下购物车的速度变化有什么特点?答案答案:用较大的力推购物车时用较大的力推购物车时,其速度变化快其速度变化快;用较小的力推用较小的力推购物车时购物车时,其速度变化慢其速度变化慢.2.图丙、丁中图丙、丁中,人用大小相同的推力分别作用在质量不同的人用大小相同的推力分别作用在质量不同的购物车上购物车上,两种情况下购物车的速度变化有什么特点两种情况下购物车的速度变化有什么特点?答案答案:质量较大的购物车速度变化慢质量较大的购物车速度变化慢,质量较小的购物车速度质量较小的购物车速度变化快变化快.3.根据上面的问题根据上面的问题,结合生活现象结合生活现象,猜想猜想F、m、a三者之间有三者之间有什么关系什么关系?4.阅读教材第阅读教材第89页页,叙述牛顿第二定律的内容叙述牛顿第二定律的内容,写出其表达写出其表达式并说明力的单位式并说明力的单位“牛顿牛顿”的含义的含义.答案答案:内容内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟跟它的质量成反比它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同加速度的方向跟作用力的方向相同.表达式表达式:F=kma,当式子中每个物理量都采用国际单位制中当式子中每个物理量都采用国际单位制中的单位时的单位时,可以写成可以写成F=ma.“牛顿牛顿”的含义的含义:使质量为使质量为1kg的物体产生的物体产生1m/s2的加速度的加速度需要的力为需要的力为1N.答案答案:在质量在质量m一定的情况下一定的情况下,加速度加速度a与力与力F成正比成正比;在力在力F一定的情况下一定的情况下,加速度加速度a与质量与质量m成反比成反比.过程建构过程建构1.牛顿第二定律的六个性质牛顿第二定律的六个性质.2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系.(1)牛顿第一定律指出了运动和力的关系牛顿第一定律指出了运动和力的关系力是改变物力是改变物体运动状态的原因体运动状态的原因,在此基础上人们才能准确地研究物体在此基础上人们才能准确地研究物体受力时的运动规律受力时的运动规律,所以牛顿第一定律是牛顿第二定律的所以牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础基础,而不是牛顿第二定律的特例而不是牛顿第二定律的特例.(2)牛顿第二定律定量地给出力与物体加速度的关系牛顿第二定律定量地给出力与物体加速度的关系,指出指出力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因.在相同的力作用下在相同的力作用下,质量越大的物质量越大的物体加速度越小体加速度越小,说明物体的质量越大说明物体的质量越大,运动状态越难以改变运动状态越难以改变.【典例【典例1】如图所示】如图所示,质量为质量为10kg的物体在水平面上向左的物体在水平面上向左运动运动,物体与水平面间的动摩擦因数为物体与水平面间的动摩擦因数为=0.2,g取取10m/s2,与与此同时此同时,物体还受到一个水平向右的推力物体还受到一个水平向右的推力F,大小为大小为20N,则则物体的加速度是物体的加速度是()A.0B.4m/s2,水平向右水平向右C.2m/s2,水平向左水平向左D.2m/s2,水平向右水平向右答案答案:B探究探究二牛顿第二定律的应用二牛顿第二定律的应用问题情境问题情境如图所示如图所示,质量为质量为m=20kg的物体受到与水平面成的物体受到与水平面成=37角、角、大小为大小为100N的力的力F的作用的作用,在水平地面上以在水平地面上以2m/s2的加速的加速度做匀加速直线运动度做匀加速直线运动.g取取10m/s2.1.物体和地面间的动摩擦因数是多大物体和地面间的动摩擦因数是多大?答案答案:物体受力情况如图所示物体受力情况如图所示.2.当撤去力当撤去力F时时,物体的加速度大小是多少物体的加速度大小是多少?方向如何方向如何?物物体做何种运动体做何种运动?答案答案:当撤去力当撤去力F时时,物体受力情况如图所示物体受力情况如图所示.过程建构过程建构2.应用牛顿第二定律解题的步骤应用牛顿第二定律解题的步骤.3.两种瞬时加速度模型两种瞬时加速度模型.由由F=ma知知,加速度加速度a与合力与合力F具有瞬时对应关系具有瞬时对应关系,二者总是同时二者总是同时产生、同时变化、同时消失产生、同时变化、同时消失.具体可简化为以下两种模型具体可简化为以下两种模型.【典例【典例2】如图所示】如图所示,物块物块1、2间用刚性轻杆连接间用刚性轻杆连接,物块物块3、4间用轻质弹簧相连间用轻质弹簧相连,物块物块1、3质量为质量为m,物块物块2、4质量为质量为m,两个系统均置于水平放置的光滑木板上两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间设抽出后的瞬间,物块物块1、2、3、4的加速度大小分别为的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4,重力加速度为重力加速度为g,则有则有()答案答案:C【典例【典例3】如图所示】如图所示,自动扶梯与水平面夹角为自动扶梯与水平面夹角为,上面站上面站着质量为着质量为m的人的人,当自动扶梯以加速度当自动扶梯以加速度a加速向上运动时加速向上运动时,求扶梯对人的弹力求扶梯对人的弹力FN的大小和扶梯对人的摩擦力的大小和扶梯对人的摩擦力Ff的大的大小小.重力加速度为重力加速度为g解析解析:建立如图所示的直角坐标系建立如图所示的直角坐标系,加速度方向沿加速度方向沿x轴正轴正方向方向.答案答案:mg+masinmacos由题意可得由题意可得x轴轴方向方向Ffcos+FNsin-mgsin=ma,y轴轴方向方向FNcos-Ffsin-mgcos=0,解解得得FN=mg+masin,Ff=macos.课堂评价课堂评价答案答案:CD答案答案:A3.如图所示如图所示,轻弹簧竖直放置在水平面上轻弹簧竖直放置在水平面上,其上放置质量其上放置质量为为2kg的物体的物体A,A处于静止状态处于静止状态.现将质量为现将质量为3kg的物体的物体B轻放在轻放在A上上,g取取10m/s2,则则B与与A刚要一起运动的瞬间刚要一起运动的瞬间,B对对A的压力大小为的压力大小为()A.30NB.18NC.0D.12N答案答案:D解析解析:当把当把B物体轻放在物体轻放在A上时上时,以以A、B整体为研究对象整体为研究对象,由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有mAg+mBg-FN=(mA+mB)a,其中其中FN=mAg,解得解得a=6m/s2.对对B由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有mBg-FN=mBa,解得解得FN=12N,由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知,选项选项D正确正确.4.如图所示如图所示,质量为质量为m的小球用水平轻弹簧系住的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角并用倾角为为30的光滑木板的光滑木板AB托住托住,小球恰好处于静止状态小球恰好处于静止状态.重力重力加速度为加速度为g.当木板当木板AB突然向下撤离的瞬间突然向下撤离的瞬间,小球的加速小球的加速度大小为度大小为()答案答案:B5.(2021全国甲卷全国甲卷)如图如图,将光滑长平板的下端置于铁架台水将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板平底座上的挡板P处处,上部架在横杆上上部架在横杆上.横杆的位置可在竖横杆的位置可在竖直杆上调节直杆上调节,使得平板与底座之间的夹角使得平板与底座之间的夹角可变可变.将小物块将小物块由平板与竖直杆交点由平板与竖直杆交点Q处静止释放处静止释放,物块沿平板从物块沿平板从Q点滑至点滑至P点所用的时间点所用的时间t与夹角与夹角的大小有关的大小有关.若若由由30逐渐增大至逐渐增大至60,物块的下滑时间物块的下滑时间t将将()A.逐渐增大逐渐增大B.逐渐减小逐渐减小C.先增大后减小先增大后减小D.先减小后增大先减小后增大答案答案:D6.如图所示如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角=37,小球和车厢相小球和车厢相对静止对静止,小球的质量为小球的质量为1kg.求求(sin37=0.6,cos37=0.8,g取取10m/s2):(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;(2)悬线对小球的拉力大小悬线对小球的拉力大小.答案答案:(1)7.5m/s2方向向右车厢做向右的匀加速直线方向向右车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动运动或向左的匀减速直线运动(2)12.5N