牛顿第二定律PPT学习教案.pptx

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1、牛顿第二牛顿第二(d r)定律定律PPT第一页，共31页。物体的运动状态发生变化，即产生加速度。物体的运动状态发生变化，即产生加速度。加速度的大小可能与哪些因素有关呢？加速度的大小可能与哪些因素有关呢？“力力”是促使物体运动状态改变的原因，是促使物体运动状态改变的原因，力似乎力似乎“促使促使”加速度的产生；加速度的产生；质量质量(zhling)(zhling)是物体惯性的量度，而惯性是物体惯性的量度，而惯性是保持运动状态不变的性质，所以质量是保持运动状态不变的性质，所以质量(zhling)(zhling)似乎似乎“阻碍阻碍”加速度的产生。加速度的产生。知识知识(zh shi)回顾回顾a a可能

2、可能(knng)(knng)与与F F、m m有有关系。关系。第1页/共31页第二页，共31页。（1）研究）研究(ynji)方法：方法：控制变量法控制变量法“a”与与“F”、“m”二个物理量均有关系二个物理量均有关系(gun x)，应该从何处，应该从何处入手呢？入手呢？所以本次的探究思路所以本次的探究思路(sl)自然而然地确定为两个方面：自然而然地确定为两个方面：一是探究质量一定时，加速度与受力的关系；一是探究质量一定时，加速度与受力的关系；二是探究受力一定时，加速度与质量的关系。二是探究受力一定时，加速度与质量的关系。最后综合得出三者的关系。最后综合得出三者的关系。控制变量法控制变量法在初中

3、阶段我们研究在初中阶段我们研究“欧姆定律欧姆定律”、“导体电阻的影响因素导体电阻的影响因素”时都接触到一种方法时都接触到一种方法a a、F F、m m三者的关系！？三者的关系！？第2页/共31页第三页，共31页。数据处理得：数据处理得：a F实验实验(shyn)结论：结论：当当m一定一定(ydng)时，时，a和和F成正比成正比即即1、质量、质量(zhling)m一定，加速度一定，加速度a与力与力F的关系的关系回忆课本所探究的内容第3页/共31页第四页，共31页。2、力、力F一定，加速度一定，加速度a与质量与质量(zhling)m的关系的关系数据处理得：数据处理得：m第4页/共31页第五页，共3

4、1页。牛顿牛顿牛顿牛顿(ni dn)(ni dn)第二定第二定第二定第二定律的内容律的内容律的内容律的内容物体的加速度物体的加速度a跟作用在物体上的合外力跟作用在物体上的合外力(wil)力力F成正比，跟物体的成正比，跟物体的质量质量m成反比。成反比。当适当选取单位使当适当选取单位使k=1,则则:F合合=ma 使质量为使质量为1kg的物体产生的物体产生(chnshng)1m/s2的加速度的力，的加速度的力，规定为规定为1N.牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律数学式：数学式：aF合合说明：说明：说明：说明：1.因果关系因果关系力是产生加速度的原因。力是产生加速度的原因。第5页/共31

5、页第六页，共31页。知识知识(zh shi)形成形成当取当取k=1，此时，此时(c sh)关系式可简化为：关系式可简化为：物体物体(wt)的加速度跟作用力成正比，跟物体的加速度跟作用力成正比，跟物体(wt)的质量成反比。的质量成反比。F=ma此即为牛顿第二定律的数学表达式此即为牛顿第二定律的数学表达式。a=F/mFma或者或者Fma其中其中 k 为比例常数为比例常数F=k ma进一步可以将表达式改为：进一步可以将表达式改为：第6页/共31页第七页，共31页。.由由F合合=ma计算出的计算出的a是相对地面是相对地面(dmin)而言的。而言的。.利用利用F合合=ma时必须统一单位（国际单位制）时必

6、须统一单位（国际单位制）牛顿第二牛顿第二牛顿第二牛顿第二(d r)(d r)定律定律定律定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律(dngl)(dngl)的理解的理解的理解的理解:第7页/共31页第八页，共31页。其实物体其实物体(wt)往往不止受到一个力的作用，物体往往不止受到一个力的作用，物体(wt)受几受几个力作用时，牛顿第二定律公式个力作用时，牛顿第二定律公式 F=ma 中的中的 F 表示合力，这样表示合力，这样我们可以把牛顿第二定律内容表述为：我们可以把牛顿第二定律内容表述为：物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比物体的

7、质量成反比,加速度的方向加速度的方向(fngxing)跟合跟合力的方向力的方向(fngxing)相同。即相同。即 F合合=ma关于牛顿第二关于牛顿第二(d r)(d r)定律的定律的说明说明:1.同体性同体性:(a与与F合合,m都属于同一物体，即研究对象统一都属于同一物体，即研究对象统一性）性）第8页/共31页第九页，共31页。矢量矢量(shling)(shling)性：性：a a、F F合都是矢量合都是矢量(shling)(shling)注意：注意：a a的方向的方向(fngxing)(fngxing)与与F F合方向合方向(fngxing)(fngxing)一定相同一定相同v的方向的方向(

8、fngxing)与与F合方向合方向(fngxing)不不一定相同一定相同若若v v、F F合合的方向相同，物体做加速运动的方向相同，物体做加速运动若若v v、F F合合的方向相反，物体做减速运动的方向相反，物体做减速运动前面第一章我们已学过：前面第一章我们已学过：a a、v v同向，加速；同向，加速；a a、v v反向，减速反向，减速a a的方向与的方向与F F合合方向方向一定一定相同相同所以，我们可得出这样的结论：所以，我们可得出这样的结论：2.矢量性矢量性:(a与与F合方向合方向相同相同)第9页/共31页第十页，共31页。思考思考(sko)：1、在牛顿第二定律的表达式、在牛顿第二定律的表达

9、式 F=ma 中，哪些是矢量中，哪些是矢量(shling)，哪些是标量？，哪些是标量？m 是标量是标量(bioling)，F 和和 a 是矢量。是矢量。2、在这两个矢量中它们的关系是怎么样？、在这两个矢量中它们的关系是怎么样？“力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因”，即物体受力方向决定物体的加速度方向。故，即物体受力方向决定物体的加速度方向。故力力 F 的方向和的方向和加速度加速度 a 的方向的方向是一致的是一致的。3、一辆小汽车的质量、一辆小汽车的质量 m1=8.0102kg，所载乘客的质量是，所载乘客的质量是 m2=2.0102kg，用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是

10、，用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是a1=1.5 m/s2，载人时产生的加速度，载人时产生的加速度a2是多少（忽略阻力）是多少（忽略阻力）解：由牛顿第二定律：解：由牛顿第二定律：F=ma 可知牵引力的大小可知牵引力的大小 F=m1 a1 =8.0102 1.5 =1.2 103N 由于载人和不载人时牵引力是同样大的由于载人和不载人时牵引力是同样大的,故故：a2=Fm2+m1=1.2 m/s2第10页/共31页第十一页，共31页。3 3瞬时性：瞬时性：a a与与F F合是瞬时对应合是瞬时对应(duyng)(duyng)关系关系同时同时(tngsh)产生产生同时同时(tngsh)

11、消失消失同时变化同时变化a、F合合第11页/共31页第十二页，共31页。4.独立性：每个外力对应独立性：每个外力对应(duyng)于一个加速度，于一个加速度，合外力对应合外力对应(duyng)于合加速度于合加速度合力的加速度即是这些合力的加速度即是这些(zhxi)加速度的矢量和加速度的矢量和指作用在物体上的每个力都将独立地产生指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关用无关(wgun)，我们常称之为力的独立作用原理，我们常称之为力的独立作用原理第12页/共31页第十三页，共31页。注意事项注意事项:1.矢量矢量(shlin

12、g)性性:(a与与F合方向相同合方向相同)2.瞬时性瞬时性:(a与与F合合 同时产生同时产生(chnshng),同时消失同时消失,同时变化同时变化)3.同体性同体性:(a与与F合合,m都属于同一物体都属于同一物体(wt)，既研究对象统一，既研究对象统一性）性）4.独立性独立性:(X方向的合外力产生方向的合外力产生X轴方向的加速度轴方向的加速度,Y方向的合外产生方向的合外产生Y轴方向的加速度轴方向的加速度,Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y第13页/共31页第十四页，共31页。此前我们所讲述的是物体只受到一个力作用的情况，物体受几此前我们所讲述的是物体只受到一个力作用的情况，物体受

13、几个力作用时，牛顿第二定律个力作用时，牛顿第二定律(dngl)公式公式 F=ma 中的中的 F 表示合力，表示合力，这样我这样我们可以把牛顿第二定律们可以把牛顿第二定律(dngl)进一步表述为：进一步表述为：一个物体质量是一个物体质量是2kg，受到互成，受到互成1200角的两个力角的两个力 F1=10 N 和和 F2=10 N 的共同的共同(gngtng)作用，这个物体作用，这个物体产生的加速度是多大？产生的加速度是多大？F合合 F2 F1 解法解法1：先由平行四边形法则可知，：先由平行四边形法则可知，F1、F2、F合合 构成构成(guchng)了一个等边三角形，故了一个等边三角形，故 F合合

14、=10 N a=F合合/m=10/2=5 m/s2物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即向相同。即 F合合=ma练习：练习：第14页/共31页第十五页，共31页。解法解法2：先分别：先分别(fnbi)求出求出 F1、F2 产生产生的加速度的加速度a1、a2 再根据平行四边再根据平行四边形法则求形法则求 a1、a2 的合加速度的合加速度a合合 a1=F1/m =10/2=5 m/s2 a2=F2/m =10/2=5 m/s2由于由于(yuy)加速度的方向与力的方向一至，故加

15、速度的方向与力的方向一至，故a1、a2也成也成1200角角a1、a2、a合合 构成了一个等边三角形，故构成了一个等边三角形，故 a合合=5 m/s2 a合合 a2 a1 第15页/共31页第十六页，共31页。例题(lt)：一一个个质质量量为为2kg2kg的的物物体体同同时时受受到到两两个个(lin(lin)力力的的作作用用，这这两两个个(lin(lin)力力的的大大小小分分别别为为2N2N和和6N6N，当当两两个个(lin(lin)力力的的方方向向发发生生变变化化时时，物物体体的的加加速速度度大小可能为：大小可能为：A A1m1ms2 s2 B B2m2ms2 s2 C C3m3ms2 s2

16、D D4m4ms2s2第16页/共31页第十七页，共31页。根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目所给的两个力大小(dxio)分别为2N和6N，当两个力的方向相同时合力 最 大，最 大 值 为 2 68（N），当两个力方向相反时合力最小，最小值为624（N），当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小(dxio)大于2N而小于8N，所以两个力的方向发生变化时，合 力 的 大 小(dxio)2N F 8 N根据牛顿第二定律可得根据牛顿第二定律可得a=F合合/m，当两个力取不同的方，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小向时，物体的加速

17、度大小所以所以，答案应选择，答案应选择B B、C C、D D第17页/共31页第十八页，共31页。牛顿牛顿牛顿牛顿(ni dn)(ni dn)第二定律第二定律第二定律第二定律.在牛顿第二定律在牛顿第二定律(dngl)F=kma中，有关比例系数中，有关比例系数k的下列说法，正确的是：的下列说法，正确的是：.在任何情况下在任何情况下k都等于；都等于；.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；.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；.在国际单位制中，在国际单位制中，k=1第18页/共31页第十九页，共31页。.从从

18、F=ma得到得到m=F/a，可见物体的质量，可见物体的质量(zhling)：.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牛顿第二牛顿第二牛顿第二牛顿第二(d r)(d r)定律定律定律定律第19页/共31页第二十页，共31页。.下列说法中正确下列说法中正确(zhngqu)的是：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

19、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牛顿第二牛顿第二牛顿第二牛顿第二(d r)(d r)定律定律定律定律第20页/共31页第二十一页，共31页。应用举例应用举例例例1 1、从牛顿第二定律知道，无论怎样小的、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。可是我们用力力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？第二定律有无矛盾？为什么？答：没有矛盾，由公式答：没

20、有矛盾，由公式F合合=ma看，看，F合为合外力，合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个(zh ge)力应是合外力。现用力提一很重的物体力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知可知F+N-mg=0。第21页/共31页第二十二页，共31页。(补充补充)一辆卡车空载时质量一辆卡车空载时质量(zhling)为为3.5103 kg,最大载最大载货量为货量为2.5103 kg,用同样大小的用同样大小的力力,空载时能使卡车产生的加速度空载时能使卡车产生的加速度1.5m/

21、s2,满载时卡车的加速度是满载时卡车的加速度是多少多少?0.875m/s2FMmaa解：根据牛顿第二解：根据牛顿第二(d r)定律定律又又满载满载满载满载(m(m nzi)nzi)时卡车的加速度时卡车的加速度时卡车的加速度时卡车的加速度第22页/共31页第二十三页，共31页。F F合一定合一定(ydng(ydng)a a一定一定(yd(ydng)ng)匀变速运动匀变速运动(binsyndng)例：自由落体例：自由落体圆周运动圆周运动F F合合变化变化a a变化变化非匀变速运非匀变速运动动F F合合=0=0a=0 静止或匀速运动平衡状态平衡状态（2 2）力和运动的关系）力和运动的关系对牛顿运动定

22、律的理解：对牛顿运动定律的理解：第23页/共31页第二十四页，共31页。下面说法正确与否：下面说法正确与否：A A、同一、同一(tngy)(tngy)物体所受合外力越大，加速物体所受合外力越大，加速度越大。度越大。B B、同一、同一(tngy)(tngy)物体所受合外力越大，速度物体所受合外力越大，速度也越大。也越大。C C、物体在外力作用下做加速直线、物体在外力作用下做加速直线 运动，当合外力逐渐减小时，物体的加速度逐运动，当合外力逐渐减小时，物体的加速度逐渐减小，物体的速度也逐渐减小。渐减小，物体的速度也逐渐减小。D D、物体的加速度大小不变一定受恒力作、物体的加速度大小不变一定受恒力作用

23、。用。第24页/共31页第二十五页，共31页。例例2 2、下列说法中正确、下列说法中正确(zhngqu)(zhngqu)的是（的是（）A A物体所受合外力越大，加速度越大。物体所受合外力越大，加速度越大。B B物体所受合外力越大，速度越大。物体所受合外力越大，速度越大。C C物体在外力作用下做匀加速直线运动，当物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D D物体的加速度大小不变一定受恒力作用物体的加速度大小不变一定受恒力作用 根据牛顿第二定律，物体根据牛顿第二定律，物体(wt)受的合外力决定了受的合外力决定了物体物体(wt)

24、的加速度。而加速度大小和速度大小无的加速度。而加速度大小和速度大小无关。所以，关。所以，B说法错误。说法错误。第25页/共31页第二十六页，共31页。1.质量为质量为m的物体的物体(wt)放在粗糙水平面上受水平放在粗糙水平面上受水平F时产生时产生加速度为加速度为a1,当水平力为当水平力为2F时时,加速度加速度a2,关于关于a1 与与a2 的关的关系正确的是：系正确的是：（）解析解析(ji x):关键要考虑摩擦力关键要考虑摩擦力f。2.物体(wt)受几个力作用处于静止状态,若将其中一个力逐渐减小到0,再逐渐恢复到原值,物体(wt)加速度和速度怎样变化?答案答案:加速度先增大后减小加速度先增大后减

25、小,速度一直增大速度一直增大.A.a2 2a1 B.a2 2a1C.a2 2a1 D.a1 a2C由a1=(Ff)/m,a2 =(2Ff)/m 2(F f)=2 a1 第26页/共31页第二十七页，共31页。课后思考课后思考:一小球从竖直在地面一小球从竖直在地面上轻弹簧正上某处自由上轻弹簧正上某处自由(zyu)落下落下,试分析小球从刚接触弹簧试分析小球从刚接触弹簧到被压缩最短过程中小球的速到被压缩最短过程中小球的速度度.加速度怎样变化加速度怎样变化?第27页/共31页第二十八页，共31页。1、为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离已知、为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离

26、已知某高速公路某高速公路(o s n l)的最高限速的最高限速 v=144 km/h。假设前方。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50s。刹车时汽车受。刹车时汽车受到的阻力的大小到的阻力的大小F 为汽车重力的为汽车重力的0.40倍。该高速公路倍。该高速公路(o s n l)上汽车间的距离上汽车间的距离 s 至少应为多少（至少应为多少（g=10 m/s2）t=0.50s匀速直线运动F=0.4mg 匀减速直线运动v=144 km/hs1

27、s2分析：汽车间的距离 s=s1 s2 汽车在 s1 做匀速直线运动(yndng)s1=v t 在s2 汽车做初速度 v0=144 km/h v t=0 的匀减速直线运动(yndng)解：解：s1=v t =400.5 =20 m a=Fm-0.4mgm=-0.4g=-4 m/s2S2=400 mS=S1+S2=420 m第28页/共31页第二十九页，共31页。小结小结(xioji):1.加速度加速度a与与F的关系的关系:物体质量物体质量(zhling)一定时一定时,加速度加速度a与与合外力合外力F合成正比合成正比.2.加速度加速度a与与m的关系的关系(gun x):物体受合外力一定时物体受合外力一定时,加速度加速度a与与m成反比成反比牛顿第二定律牛顿第二定律1.内容内容:物体加速度与合外力物体加速度与合外力F合合成正比成正比.与质量与质量m成反比成反比.加速度方向与合外力方向相同加速度方向与合外力方向相同.2.公式公式:F合合=ma3.注意点注意点:矢量性矢量性,瞬时性瞬时性,同时性和独力性同时性和独力性.第29页/共31页第三十页，共31页。同学(tng xu)们，再见第30页/共31页第三十一页，共31页。