人教版物理必修一第四章第三节牛顿第二定律.ppt

(1643-1727)牛顿牛顿问题一:上节课同学们已经通过实验探究了物体的加速度与力、质量的关系，你能说说我们采用什么探究方法吗？控制变量法控制变量法问题二：请同学们回忆并画出m一定时a与F 的数量关系图像和F一定时，a 与 的数量关系图像 Fa01/ma0加速度与力的关系加速度与力的关系加速度与质量的关系加速度与质量的关系问题三：能根据图像从函数角度分析问题三：能根据图像从函数角度分析物体物体加速度的大小与它受到的作用力和跟它的加速度的大小与它受到的作用力和跟它的质量成什么函数关系吗，质量成什么函数关系吗，加速度与力的关系加速度与力的关系加速度与质量的关系加速度与质量的关系a Fa 练习（20082008）2525在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”实验中：实验中：（1 1）为了探究加速度与力的关系，应保持）为了探究加速度与力的关系，应保持不不变；为了直观地判断加速度与力的数量关系，应作变；为了直观地判断加速度与力的数量关系，应作出出图象（选填图象（选填“”“”或或“”“”）.（2 2）为了探究加速度与质量的关系，应保持）为了探究加速度与质量的关系，应保持不变；为了直观地判断加速度与质量的数量关系，不变；为了直观地判断加速度与质量的数量关系，应作应作图象（选填图象（选填“”“”或或“”）.答案：质量、答案：质量、力、力、；变式练习【20112011盐城模拟】在盐城模拟】在“探究加速度与力、质探究加速度与力、质量关系量关系”的实验中，有四位同学根据实验数的实验中，有四位同学根据实验数据作出了如图所示的四幅图像，其中不能说据作出了如图所示的四幅图像，其中不能说明明“质量一定时加速度与合外力成正比质量一定时加速度与合外力成正比”或或“合外力一定时加速度与质量成反比合外力一定时加速度与质量成反比”的是的是 【答案】BC1/mmFFaaaaCBADF maF ma物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质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，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牛顿第二定律牛顿第二定律F=kmaF=kma归纳：归纳：1 1N N=1kg.m/s=1kg.m/s2 2牛顿第二定律的数学表达式：牛顿第二定律的数学表达式：F=ma若规定若规定则则K=1问题四：F=kmaF=kma比例系数K的选取具有任意性，什么样的情况下K可以取1？在牛在牛顿顿第二定律公式第二定律公式F Fkmakma中，有关比例常数中，有关比例常数k k的的说说法正确的是：法正确的是：A A、在任何情况下都等于、在任何情况下都等于1 1B B、k k值值是由是由质质量、加速度和力的大小决定的量、加速度和力的大小决定的C C、k k值值是由是由质质量、加速度和力的量、加速度和力的单单位决定的位决定的(C)练习练习牛牛顿顿第第二二定定律律的的理理解解 从从F=ma可知：无论一个多小的力可知：无论一个多小的力F都可都可以使物体产生加速度以使物体产生加速度a，可是蚂蚁用力却，可是蚂蚁用力却推不动放在水平地面上的一块砖，这跟推不动放在水平地面上的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？思考与讨论思考与讨论牛顿第二定律进一步的表述为：牛顿第二定律进一步的表述为：物体的加速度的大小与物体的加速度的大小与合外力合外力成成正比正比.与质量成反比与质量成反比.加速度方向与加速度方向与合外力方向相同合外力方向相同.表达式：表达式：F F合合=ma=ma问题五：如图所示，质量如图所示，质量M M，表面光滑的足够长的表面光滑的足够长的木板的在木板的在F F的水平拉力作用下在光滑的水的水平拉力作用下在光滑的水平面上向右运动现有质量均为平面上向右运动现有质量均为m m的小铁的小铁块，将一铁块无初速地放在木板的最右端，块，将一铁块无初速地放在木板的最右端，求求M M的加速度时的加速度时A A同学列式如下同学列式如下 B B同学列式如下同学列式如下你认为哪个同学正确你认为哪个同学正确答案：A同学正确理解理解:a a=m mF(1)同体性同体性:a、F、m对应于同一物体对应于同一物体 牛顿第二定律内容中前半句话牛顿第二定律内容中前半句话的的“物体物体”是指同一个物体吗是指同一个物体吗?mF向右的水平力向右的水平力F F产生的加速度的方向向哪产生的加速度的方向向哪里？里？当向右的水平力当向右的水平力F F的改为向左时产生的的改为向左时产生的 加速度方向向哪里？加速度方向向哪里？质量为质量为m m的物体置于光滑水平面上的物体置于光滑水平面上思考与讨论思考与讨论理解理解:a a=m mF牛顿第二定律内容中后半句话：牛顿第二定律内容中后半句话：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。F和和a都是矢量都是矢量,牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma是一个矢量式是一个矢量式,它反映了它反映了加速度方向始终跟合力方向相同加速度方向始终跟合力方向相同.(2)矢量性矢量性:a与与F 的方向总是相同的方向总是相同 如图如图434所示，沿水平所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向小球的悬线偏离竖直方向37角，球和角，球和车厢相对静止，球的质量为车厢相对静止，球的质量为1 kg。(g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求车厢运动的加速度方向求车厢运动的加速度方向 图图434例例 题题 1 1a a=m mF矢量性矢量性练习在平直的高速公路上，一辆汽车正以在平直的高速公路上，一辆汽车正以32m/s的速度匀速行驶，因前方出现事故，司机立的速度匀速行驶，因前方出现事故，司机立即刹车，直到汽车停下，已知汽车的质量为即刹车，直到汽车停下，已知汽车的质量为1.5103kg，刹车时汽车所受的阻力为，刹车时汽车所受的阻力为1.2104N，方向与运动方向相反。求：，方向与运动方向相反。求：（1）刹车时汽车的加速度大小和方向；）刹车时汽车的加速度大小和方向；（1）8m/s2 方向与运动方方向与运动方向相反向相反 vFf如果水平面不光滑，物体水平向右加速运动如果水平面不光滑，物体水平向右加速运动水平方向受到哪些力？水平方向受到哪些力？这些力会产生加速度吗？这些力会产生加速度吗？物体的加速度呢？物体的加速度呢？物体受到几个力作用时，分力物体受到几个力作用时，分力产生分加速度，合力产生合加速度。产生分加速度，合力产生合加速度。独立性独立性a a=m mF例题二如图如图3 3所示，站在自动扶梯上的人随扶梯斜所示，站在自动扶梯上的人随扶梯斜向上作加速运动，关于人受到的力，以向上作加速运动，关于人受到的力，以 下说法正确的是（下说法正确的是（）A A摩擦力为零摩擦力为零 B B摩擦力方向水平向左摩擦力方向水平向左 C C支持力等于重力支持力等于重力 D D支持力大于重力支持力大于重力图3变式训练（20122012上海）如图，光滑斜面固定于水平面，滑块上海）如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A A、B B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A A上上表面水平。则在斜面上运动时，表面水平。则在斜面上运动时，B B受力的示意图为受力的示意图为【答案】A理解理解:a a=m mFFA光滑水平面光滑水平面物体受到拉力物体受到拉力F之前静止之前静止 物物体受到拉力体受到拉力F之后做什么运动之后做什么运动?撤撤去拉力去拉力F后，物体做什么运动后，物体做什么运动?F增大、减小时，增大、减小时，a怎样怎样?物体的加速度随合力的变化而变化物体的加速度随合力的变化而变化,存在瞬时对应的关系存在瞬时对应的关系.(3)瞬时瞬时性性（同时性）（同时性）:a与与F是瞬时对应关是瞬时对应关系系a与与F总是同生同灭同变化总是同生同灭同变化例题三（重庆市（重庆市20122012届直属重点中学第届直属重点中学第2 2次联考）下述力、次联考）下述力、加速度、速度三者的关系中，正确的是加速度、速度三者的关系中，正确的是 ()A.A.合外力发生改变的一瞬间，物体的加速度立即合外力发生改变的一瞬间，物体的加速度立即发生改变发生改变.B.B.合外力一旦变小，物体的速度一定也立即变小合外力一旦变小，物体的速度一定也立即变小.C.C.合外力逐渐变小，物体的速度可能变小，也可合外力逐渐变小，物体的速度可能变小，也可能变大能变大.D.D.多个力作用在物体上，只改变其中一个力，则多个力作用在物体上，只改变其中一个力，则物体的加速度一定改变物体的加速度一定改变.ACDACD(2010(2010龙龙岩岩模模拟拟)设设想想能能创创造造一一理理想想的的没没有有摩摩擦擦力力的的环环境境，用用一一个个人人的的力力量量去去推推一一万万吨吨巨巨轮轮，则则从从理理论论上上可可以以说说()A A巨轮惯性太大，所以完全无法推动巨轮惯性太大，所以完全无法推动B B一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度C C由由于于巨巨轮轮惯惯性性很很大大，施施力力于于巨巨轮轮后后，要要经经过过很很长长一一段时间后才会产生一个明显的加速度段时间后才会产生一个明显的加速度D D由由于于巨巨轮轮惯惯性性很很大大，施施力力于于巨巨轮轮后后，要要经经过过很很长长一一段时间后才会产生一个明显的速度段时间后才会产生一个明显的速度 答案：答案：BD练习练习下列说法正确的是：下列说法正确的是：A.A.物体的运动方向一定跟合外力的方向相同物体的运动方向一定跟合外力的方向相同B.B.物体的加速度方向一定跟合外力的方向相物体的加速度方向一定跟合外力的方向相同同C.C.物体合外力减小时，加速度一定减小物体合外力减小时，加速度一定减小D.D.物体合外力减小时，速度一定减小物体合外力减小时，速度一定减小E.E.受恒力作用的物体加速度大小一定不变受恒力作用的物体加速度大小一定不变思考与讨论（2012 2012 江苏）江苏）4 4将一只皮球竖直向上抛将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，下列描绘皮球在上升过度的大小成正比，下列描绘皮球在上升过程中加速度大小程中加速度大小a a与时间与时间t t关系图象，可能关系图象，可能正确的是正确的是【答案】C例例3 3某质量为某质量为1000kg1000kg的汽车在平直路面上试的汽车在平直路面上试车，当达到车，当达到30m/s30m/s的速度时关闭发动机，经的速度时关闭发动机，经过过60s60s停下来，停下来，(1)(1)汽车受到的阻力是多大？汽车受到的阻力是多大？(2)(2)重新起步加速时牵引力为重新起步加速时牵引力为2000N2000N，求汽车求汽车的加速度？的加速度？假定试车过程中汽车受到的阻力假定试车过程中汽车受到的阻力不变。不变。解：解：（1）沿汽车运动方向建立坐标轴沿汽车运动方向建立坐标轴，关闭发动关闭发动机后汽车做匀减速直线运动，初速度是机后汽车做匀减速直线运动，初速度是v0 0=30m/s=30m/s，末速度是末速度是v=0，滑行时间，滑行时间t=60s=60s，因此加速度为因此加速度为据牛顿第二定律得，汽据牛顿第二定律得，汽车受到的阻力为车受到的阻力为 负号表示阻力的方向与坐标轴的方向相反，负号表示阻力的方向与坐标轴的方向相反，即即与速度的方向相反。与速度的方向相反。FNmgF阻阻x（2）在重新起步后，汽车还受到牵引力）在重新起步后，汽车还受到牵引力 由牛顿第二定律可得汽车的加速度由牛顿第二定律可得汽车的加速度 在重新启动后在重新启动后，加速度的方向与坐标轴的方向加速度的方向与坐标轴的方向相同，即与速度的方向相同相同，即与速度的方向相同FNmgF阻阻Fx小小 结结明明 确确 研研 究究 对对 象象受受力力情情况况运运动动情情况况受受力力分分析析画画力力的的示示意意图图加加速速度度运运动动分分析析画画运运动动草草图图牛顿定律应用的一般思路牛顿定律应用的一般思路(4)独立性独立性:每个力各自独立地使物体每个力各自独立地使物体 产生一个加速度产生一个加速度(2)矢量性矢量性:a与与F 的方向总是相同的方向总是相同(3)同时（瞬时）性同时（瞬时）性:a与与F总是同生同灭同变化总是同生同灭同变化(5)因果性因果性:m是内因、是内因、F是外因是外因;a由由F、m共同决定共同决定(6)相对性相对性:惯性参照系惯性参照系(地面系地面系)(7)统一性统一性:统一用国际制的单位统一用国际制的单位a a=m mF(1)同体性同体性:F、m、a对应于同一物体对应于同一物体 理解理解:小结牛牛顿顿第第二二定定律律实实验验验验证证公公式式和和内内容容特特征征方法方法:控制变量法控制变量法m一一定，定，aFF一定，一定，a1/mF=kma取取国国际际单单位位K=1公式：公式：F合合=ma物体的加速度跟所受的外力的合力成物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同的方向跟合力的方向相同.矢量性矢量性 同体性同体性瞬时性瞬时性 独立性独立性