高中物理 4.3牛顿第二定律课件 新人教必修1(1).ppt

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1、3 3 牛顿第二定律牛顿第二定律 自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。-蒲柏“在生活中，棒球棍可以用作防身武器，用力打在人身上会对身体造成很大伤害，但是人们发现用棒球棍击中空中飞舞的蚊子却难以将蚊子打死。这是为什么呢？”源于生活现象的思考源于生活现象的思考问题1：在“探究加速度与力、质量关系”实验中我们得到了什么结论？“探究探究”实验结论到牛顿第二定律实验结论到牛顿第二定律一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律问题2：牛顿第二定律中描述的使物体产生加速度的作用力力具体是指什么力？物体加速度大小大小 跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向方向 跟作用力的方

2、向相同。1.内容：F合 F合问题1：在“探究加速度与力、质量关系”实验中我们得到了什么结论？“探究探究”实验结论到牛顿第二定律实验结论到牛顿第二定律一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律2.数学表达式：物体加速度大小大小 跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向方向 跟作用力的方向相同。1.内容：F合 F合 力单位的科学定义法力单位的科学定义法一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律提出问题3：请同学们思考这里的比例系数k应该是多少？你认为可以如何获得k的值？2.数学表达式：物体加速度大小大小 跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向方向 跟作用力的方向相同。1.内容：F合 F合 单

3、位力的科学定义法单位力的科学定义法一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律2.数学表达式：3.单位力的定义：使质量为使质量为1kg的物体产生的物体产生 1m/s2 加加速度所需要的力定义为一个单位力速度所需要的力定义为一个单位力力的单位:“kgm/s2”也称“牛顿”,符号N即“1N=1 kgm/s2”物体加速度大小大小 跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向方向 跟作用力的方向相同。1.内容：F合 F合 牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质例1:某跳伞表演时用的降落伞,可以连续两级打开，假设一级打开时，下落过程伞受阻力f1为720N，二级打开时，下落过程伞受阻力f2为960N，未开伞之前

4、伞阻力不计，另全程人受阻力均不计，已知某表演者质量M为60kg，伞质量m为20kg，表演者带降落伞离开飞机先做自由落体运动一段时间，t1时刻伞一级打开，再运动一段时间后，t2时刻伞二级打开，继续下落。（1）求三个阶段下落过程的加速度，并作出F合-t，a-t，v-t 示意图。（设竖直向下为正方向）（2）求二级开伞后下落过程中伞对人的拉力。例2：冰壶运动馆里，运动员休息期间，两个小孩在玩耍争抢一只冰壶，某时刻小孩甲对冰壶施加了一个水平向北的力F1，大小为8N，小孩乙对冰壶施加了一个水平向东的力F2，大小为6N，如果冰壶质量4千克，求此时加速度？牛顿第二定律的独立性牛顿第二定律的独立性 牛顿第二定律

5、的性质牛顿第二定律的性质二.牛顿第二定律的性质：1.瞬时性：a与F为瞬时对应关系（同时产生变化消失）（因果性：力是产生加速度的原因）2.矢量性：a与F是矢量 两者方向相同3.同体性：a与F、m都必须对应同一物体4.独立性：每个分力均使物体产生分加速度 （合力加速度即各分力加速度矢量合）“棒球棍可以用作防身武器，用力打在人身上会对身体造成很大伤害，但是人们发现用棒球棍击中空中飞舞的蚊子却难以将蚊子打死。这是为什么呢？”联系生活实际，学以致用联系生活实际，学以致用已知一只蚊子质量约5毫克，棒球棍瞬间挥舞击中蚊子的速度可以达到80m/s，假设蚊子在被棒球棍击中前在空中盘旋的速度忽略不计，被棒球棍击中

6、瞬间，在0.04s内加速到与棒球棍相同的速度，加速过程近似看做匀加速，请同学们估算，棒球棍对蚊子的作用力多大？联系生活实际，学以致用联系生活实际，学以致用1.请同学们说说生活中有哪些测质量的方法？这些测质量方法的原理是什么？2.在太空中我们如何测物体质量呢？用一个已知的力去推动待测质量物体，使之做匀加速运动，然后测出物体运动的加速度，这样我们就可以用牛顿第二定律来计算出该物体的质量，这就是动力学法测质量。联系生活实际，学以致用联系生活实际，学以致用例3：1966年曾在地球的上空完成了动力学法测质量的实验，实验时，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行且关闭了发动机的火箭组m2，接触后，开动

7、双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。已知推进器的平均推力F等于895N，推进器开动时间7s，测出飞船与火箭组的速度变化量是0.91m/s，双子星号飞船质量已知，m1=3400kg。物体加速度大小大小 跟它所受作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向方向 跟作用力的方向相同。一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1.内容：F合 F合2.数学表达式：3.单位力的定义：使使1kg的物体产生的物体产生 1m/s2 加速度所需要的力加速度所需要的力力的单位:“kgm/s2”也称“牛顿”,符号N，即“1N=1 kgm/s2”课堂小结课堂小结二二.牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质 1.瞬时性 2

8、.矢量性 3.同体性 4.独立性三三.联系实际、学以致用联系实际、学以致用 1.应用牛顿第二定律解释生活现象 2.基于牛顿第二定律的动力学法测质量 【布置作业】完成自编同步练习：牛顿第二定律 第1课时问题6：请同学们谈谈“牛顿第二定律“与”牛顿第一定律“在描述力与物体运动方面有什么联系与区别？并用牛顿第二定律的观点解释为什么质量越大，惯性越大？【说一说：运动牛顿第二定律解释为什么实际生活中不同质量的物体自由落体加速度相同】二、牛顿第二定律与生活实际【蚂蚁的困惑，为什么我的力不能使物体产生加速度？】从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平

9、地面上的砖头，牛顿第二定律是否错了？请你解释一下？【“探究“实验中的系统误差】在我们做”探究加速度与力、质量的关系”实验中（课本73页），有这样的描述“测出盘和重物的总重量，它近似等于绳子拉力”，并且要满足条件“盘和重物的质量要比小车的质量小得多”，请解释为什么是近似等于而不是等于？又为什么要满足上述条件时才近似等于？【棒球棍打蚊子为什么打不死？】棒球棍可以用作防身武器，用力打在人身上会对身体造成很大伤害，但是人们发现用棒球棍击中空中飞舞的蚊子却无论如何都不能将蚊子打死。已知一只蚊子质量约5毫克，棒球棍瞬间挥舞击中蚊子的速度可以达到80m/s，假设蚊子在被棒球棍击中前在空中盘旋的速度忽略不计，

10、被棒球棍击中瞬间，在0.04s内加速到与棒球棍相同的速度，加速过程近似看做匀加速，请同学们估算，棒球棍对蚊子的作用力多大？二、牛顿第二定律与生活实际【科学漫步：动力学法测质量问题】日常生活中，质量可以用天平来测量，但是在宇宙太空中，重力作用效果无法体现，天平失效。这时候我们可以用一个已知的力去推动待测质量物体，使之做匀加速运动，然后测出物体运动的加速度，这样我们就可以用牛顿第二定律来计算出该物体的质量，这就是动力学法测质量。1966年曾在地球的上空完成了动力学法测质量的实验，实验时，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行且关闭了发动机的火箭组m2，接触后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和

11、火箭组共同加速。已知推进器的平均推力F等于895N，推进器开动时间7s，测出飞船与火箭组的速度变化量是0.91m/s，双子星号飞船质量已知，m1=3400kg。请求出火箭组质量m2？二、牛顿第二定律与生活实际【加速度测量仪】日常生活中，我们发现在汽车中用细绳悬挂一个小球，如果汽车匀速行驶，细绳保持竖直，如果汽车加速行驶，细绳就会摆开一定的角度，汽车加速度越大，细绳摆开的角度，即与竖直方向的夹角就越大，人们利用这个现象制作了加速度质量仪，如图所示，如果某次汽车行驶过程中，加速度测量仪的细绳摆开角度为370，请问此时汽车的加速度多大，加速度的方向如何？汽车可能在朝哪个方向做什么运动？二、牛顿第二定

12、律与生活实际【应用牛顿第二定律解决动力学问题的规范解题步骤】1建立直线系，规定正方向。（直线运动中速度、加速度、位移等运动学量方向均可用正负号表示。）2运动分析，重点是加速度。3受力分析，重点是力的合成运算。（可以用平行四边形法则，也可以用正交分解合成法）4根据题意，运用牛顿第二定律建立方程，联系力与加速度。例：光滑水平桌面上有一个物体，质量是2kg，受到互成120o角的两个水平方向上的力F1和F2的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？【牛顿第二定律规范解题训练】辨辨析析：裁判员：如何判定刘翔赢了？解说员：为什么能提前判定刘翔 赢了？裁判员：相同的位移所用的时间短，所以 速

13、度快。解说员：相同的时间，所经过的位移大，所 以速度比较大。思思维维体体操操比较下列几种运动的快慢：比较下列几种运动的快慢：时间相同，位移越大，运动越 _ 位移相同，时间越短，运动越 _ 位移不同，时间也不同，如何比位移不同，时间也不同，如何比？思考思考雅典奥运会部分田径比赛女子项目金牌获得者雅典奥运会部分田径比赛女子项目金牌获得者雅典奥运会部分田径比赛女子项目金牌获得者雅典奥运会部分田径比赛女子项目金牌获得者项目项目项目项目100m100m100m100m200m200m200m200m400m400m400m400m姓名姓名姓名姓名尼斯特连科尼斯特连科尼斯特连科尼斯特连科维维维维 坎贝尔坎

14、贝尔坎贝尔坎贝尔 达令达令达令达令成绩成绩成绩成绩秒秒秒秒秒秒秒秒秒秒秒秒单位时间内的位移的大小来比较比较运动快慢的统一标准:为什么不能定义成为什么不能定义成讨论二二 速速度度1、速度（、速度（velocity）（1）定义：位移与时间的比值）定义：位移与时间的比值（2）物理意义：描述物体运动快慢的物理量）物理意义：描述物体运动快慢的物理量 （3）符号：）符号：v（4）定义式：）定义式：（5）单位及其换算：）单位及其换算：m/s km/hx x x x 越大，越大，越大，越大，v v v v越大吗？越大吗？越大吗？越大吗？（6）方向：物体运动方向）方向：物体运动方向平均速度平均速度：描述某段时间

15、运动的快慢。：描述某段时间运动的快慢。意义：粗略的描述物体的运动 快慢程度为什么？2、平均速度与瞬时速度：、平均速度与瞬时速度：一辆自行车在第一个一辆自行车在第一个5秒内位移秒内位移10m，第，第二个二个5s内位移为内位移为15m，第三个，第三个5秒内位移为秒内位移为12m,请分别算出他在每个请分别算出他在每个5s内的平均速度内的平均速度以及以及15s内的平均速度？内的平均速度？特别说明：平均速度必须指明哪段时 间（或哪段位移）内的平 均速度。铝片的宽度铝片的宽度铝片的宽度铝片的宽度(m)(m)时间（时间（时间（时间（s s ）速度速度速度速度（m/sm/s）AA1=0.300AA1=0.30

16、00.6320.6320.6350.6350.6360.6360.470.47AA2=0.200AA2=0.2000.4600.4600.4590.4590.4580.4580.440.44AA3=0.110AA3=0.1100.2640.2640.2630.2630.2630.2630.420.42AA4=0.038AA4=0.0380.0940.0940.0940.0940.0930.0930.410.41AA5=0.024AA5=0.0240.0590.0590.0580.0580.0580.0580.410.41AA6=0.0086AA6=0.00860.0210.0210.0210.

17、0210.0210.0210.410.410.00040.0004通过通过通过通过A A点时的速度是点时的速度是点时的速度是点时的速度是0.410.410.41瞬时速度：瞬时速度：（1）物体在某一时刻（位置）时的速度）物体在某一时刻（位置）时的速度 （2）当）当t非常非常小非常非常小，x/t 可看作可看作某时刻（某位置）的瞬时速度某时刻（某位置）的瞬时速度 平均速度对应一段时间或一段位移瞬时速度对应某一时刻或一个位置三三 速速度度和和速速率率1、速率（、速率（speed）（1）定义：）定义：瞬时速度瞬时速度的大小的大小 （2）是）是标标量量 （3）汽车的速度计显示的是）汽车的速度计显示的是 _

18、2、常说的、常说的“速度速度”，可能指，可能指:“平均速度平均速度”、“瞬时速度瞬时速度”或或“速率速率”速率速率平均速度、瞬时速度与速率平均速度平均速度=位移位移时间时间瞬时速度的大小叫速率（描述物体某时刻运动快慢）瞬时速度的大小叫速率（描述物体某时刻运动快慢）（或讲（或讲“速度的大小叫速率速度的大小叫速率”也对）也对）平均速度的大小不叫平均速率（无意义）平均速度的大小不叫平均速率（无意义）平均速率平均速率=路程路程时间时间（描述一段时间物体运动快慢）（描述一段时间物体运动快慢）描述物体运动快慢（也含方向）描述物体运动快慢（也含方向）“一小段位移内平均速度代替某时刻瞬时速度一小段位移内平均速

19、度代替某时刻瞬时速度”是一种近似替代的测量方法，不能说是一种近似替代的测量方法，不能说“就是就是”了了解解常见物体的运动速度：常见物体的运动速度：自行车自行车自行车自行车约约约约5 5 5 5 人步行人步行人步行人步行约约约约1.31.31.31.3蜗牛爬行蜗牛爬行蜗牛爬行蜗牛爬行约约约约3103103103103 3 3 3大陆板块漂移大陆板块漂移大陆板块漂移大陆板块漂移约约约约101010109 9 9 9 头头脑脑风风暴暴试据下图估算：试据下图估算：试据下图估算：试据下图估算：子弹穿过纸牌所用的时间子弹穿过纸牌所用的时间子弹穿过纸牌所用的时间子弹穿过纸牌所用的时间匀速直线运动：瞬时速度不变的运动（或说速度不变的运动）任意相等时间内位移相等的运动任意时间内平均速度相等的运动