2、牛顿第二定律 (3).ppt

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1、牛牛顿顿质量质量是物体惯性大小的量度。是物体惯性大小的量度。1.1.物体运动状态改变的含义是什么物体运动状态改变的含义是什么?2.2.使物体运动状态发生改变的原因是什么使物体运动状态发生改变的原因是什么?3.3.物体运动状态改变的难易程度由什么决定？物体运动状态改变的难易程度由什么决定？物体运动状态的改变就是指速度发生了变化，物体运动状态的改变就是指速度发生了变化，即物体产生即物体产生加速度加速度。力是改变物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因，即：即：力力是产生是产生加速度加速度的原因。的原因。复习巩固复习巩固力、加速度、质量之间有什么样的关系呢？力、加速度、质量之间有什么样的关系呢

2、？目标展示目标展示1 1、能准确表述牛顿第二定律。、能准确表述牛顿第二定律。2 2、能根据对、能根据对1N1N的定义，理解牛顿第二定律的的定义，理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从数学关系式是如何从F=kmaF=kma变成变成F=maF=ma的。的。3 3、能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛、能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁。连接运动学和动力学的桥梁。4 4、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。题。用控制变量法探究加速度与力、质量的用控制变量法探究

3、加速度与力、质量的关系关系我们如何来探究加速度与力、质量的关我们如何来探究加速度与力、质量的关系呢？系呢？实验探究实验探究1 1、在保证质量、在保证质量m m一定的情况下，研究一定的情况下，研究a a与与F F的的关系关系点击实验点击实验实验：保证实验：保证m m一定，分别用一定，分别用F F1 1、F F2 2拉着小车运动，拉着小车运动，且使且使 F F1 1=2F=2F2 2。现象：现象：x1 1=2=2x2 2，x1 1 F F1 1作用时的位移；作用时的位移；x2 2 F F2 2作用时的位移。作用时的位移。推导：由推导：由 ，得出，得出结果：质量结果：质量m m一定时，加速度一定时，

4、加速度a a跟作用力跟作用力F F成正比，成正比，即即或或2 2、在保证力、在保证力F F一定的情况下，研究一定的情况下，研究a a与与m m的的关系关系点击实验点击实验实验：保证实验：保证F F一定，分别作用在质量为一定，分别作用在质量为m m1 1、m m2 2的小的小车使之运动，且使车使之运动，且使 m m1 1=2m=2m2 2。现象：现象：x2 2=2=2x1 1，x1 1 m m1 1的位移；的位移；x2 2 m m2 2的位移。的位移。推导：由推导：由 ，得出，得出结果：力结果：力F F一定时，加速度一定时，加速度a a跟质量跟质量m m成反比，即成反比，即或或牛顿第二定律牛顿第

5、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成正比、跟它的质量成反比，加速度的方力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。向跟作用力的方向相同。2 2）数学表达式：）数学表达式：3)1N3)1N定义：使质量是定义：使质量是1kg1kg的物体产生的物体产生1m/s1m/s2 2加加速度的力叫做速度的力叫做1N1N。1 1）内容：）内容：对于等式：对于等式：当各物理量均选国际单位时，当各物理量均选国际单位时，牛顿第二定律更一般的表述：牛顿第二定律更一般的表述：物体加速度的大小跟所受的合力物体加速度的大小跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，成正比，跟物

6、体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。加速度的方向跟合力的方向相同。上式指的是物体受一个力的情况，如果物体上式指的是物体受一个力的情况，如果物体受几个力的作用时，受几个力的作用时，F表示合力，因此表示合力，因此思考：思考：1、在牛顿第二定律的表达式、在牛顿第二定律的表达式 F=ma 中，哪些是矢量，哪些是标量？中，哪些是矢量，哪些是标量？F 和和 a 是矢量，是矢量，m 是标量是标量。2、这两个矢量的方向关系是怎么样？、这两个矢量的方向关系是怎么样？“力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因”，即物，即物体受力方向决定物体的加速度方向。体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度故加速度

7、a 的方向和力的方向和力 F 的方向是一的方向是一致的。致的。对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解:2.矢量性：矢量性：加速度和合外力都是矢量。物体加速度加速度和合外力都是矢量。物体加速度a的方向由合外力的方向由合外力F合合的方向决定，总是相同。的方向决定，总是相同。3.瞬时性：瞬时性：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律。物体某一时刻的加速度大小和方向是由物体在律。物体某一时刻的加速度大小和方向是由物体在这一时刻所受的合外力大小和方向决定的。当合外这一时刻所受的合外力大小和方向决定的。当合外力变化时，加速度随之变化。力变化时，加速度随之变化。即即a a和

8、和F F合合是瞬时对应是瞬时对应关系，关系，同时产生同时产生同时产生同时产生,同时消失同时消失同时消失同时消失,同时变化。同时变化。同时变化。同时变化。1.因果性：因果性：只要物体所受的合力不为零，物体就有加只要物体所受的合力不为零，物体就有加速度，即力是产生加速度的原因。速度，即力是产生加速度的原因。5.独立性：独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与之对应的加速度，而物体表现出来的实际地产生与之对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是每个力产生的加速度叠加的结果。加速度是每个力产生的加速度叠加的结果。4.同体性：同体性：公式公式F=ma中的

9、、三个物理量对中的、三个物理量对应的必须是同一研究对象。应的必须是同一研究对象。制定实验方案时应注意的两个问题制定实验方案时应注意的两个问题1 1）测量（或比较）物体加速度的方法：）测量（或比较）物体加速度的方法：（1 1）若物体做初速度为零的匀加速运动时，测出位）若物体做初速度为零的匀加速运动时，测出位移移x和时间和时间t，由，由 求出求出a a。（2 2）不需求出）不需求出a a的具体数值，测量不同情况下物体的具体数值，测量不同情况下物体加速度的比值，由于在相同时间内位移分别为加速度的比值，由于在相同时间内位移分别为x1 1、x2 2，由，由 得出得出 。以以 为横轴，为横轴，以以 为纵轴

10、，建立坐标系，应该是过为纵轴，建立坐标系，应该是过原点的倾斜直线。原点的倾斜直线。2 2）提供和测量物体所受的恒力：）提供和测量物体所受的恒力：用钩码的重力来提供拉力，但要使钩码的质量远小用钩码的重力来提供拉力，但要使钩码的质量远小于小车的质量。于小车的质量。（3 3）可以用打点计时器打纸带，由纸带上的点求出）可以用打点计时器打纸带，由纸带上的点求出（x=aT=aT2 2)。小车小车纸带纸带打点计时器打点计时器方案一：方案一：利用打点计时器来探究加速度与力、质量的利用打点计时器来探究加速度与力、质量的关系关系（1 1）保持小车质量不变，改变拉力，测出不同拉力）保持小车质量不变，改变拉力，测出不

11、同拉力F F作用下小车的加速度作用下小车的加速度a a，然后作出，然后作出a aF F图象图象（2 2）保持拉力不变，改变小车质量，测出不同质量）保持拉力不变，改变小车质量，测出不同质量时小车的加速度时小车的加速度a a，然后作出，然后作出a am m图象，再转化为图象，再转化为a a1/m1/m注意事项：注意事项：1、小桶和砝码的质量要远远小于小车的质量，这样、小桶和砝码的质量要远远小于小车的质量，这样小车受到的拉力才等于砝码的重力。小车受到的拉力才等于砝码的重力。2、要将长木板的一端适当垫高，用小车的重力的分、要将长木板的一端适当垫高，用小车的重力的分力将摩擦力平衡掉。力将摩擦力平衡掉。3

12、、控制变量法：、控制变量法：m不变，不变，F变时：小车的质量不变，变时：小车的质量不变，改变小桶内钩码的个数。改变小桶内钩码的个数。F不变，不变，m变时：保持小桶和小桶内变时：保持小桶和小桶内钩码个数不变，在小车上放上钩码。钩码个数不变，在小车上放上钩码。光电门光电门1 1光电门光电门2 2挡光板挡光板xX/t方案二：方案二：利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系系小车小车夹子方案三：方案三：课本上参考案例中的实验方案课本上参考案例中的实验方案由于两小同时启动、同时停止由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同。故运动时间相同。探究一探究一:探究探究a

13、a与与F F的关系的关系小小车车1小小车车2次数次数拉拉车钩码车钩码（g）（F1）位移位移x1/cm拉拉车钩码车钩码（g）（F2）位移位移x2/cm1234小车的质量不变小车的质量不变探究二探究二:探究探究a a与与m m的关系的关系小桶小桶+钩码钩码（g）小桶小桶+钩码钩码（g）次数次数小小车车（m 1）位移位移x1/cm小小车车2（m 2）位移位移x2/cm1234F不变，即小桶不变，即小桶+钩码钩码质量不变质量不变5.303.504.003.003.202.502.392.001.561.50X2/X1F2/F1两车质量均为两车质量均为300g，改变钩码质，改变钩码质量，改变力。（注：量

14、，改变力。（注：小车未平衡摩擦力小车未平衡摩擦力）001.002.003.005.004.001.002.003.004.006.00数据处理简单，理解图象较难。加速度加速度X2/X1力力F2/F1教参教参P65 P65 实验实测数据及图象（示例）实验实测数据及图象（示例）加速度与力的关系加速度与力的关系 实据数据分析：实据数据分析：根据表根据表 格中的数据作出格中的数据作出和和图像图像结果分析结果分析:某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:aF0 没有平衡掉没有平衡掉摩擦力摩擦力反思提高反思提高例例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

15、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？没有矛盾，由公式没有矛盾，由公式F F合合=ma=ma看，看，F F合合为合外力，为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。时，物体仍静止，说明合外力为零。例例2 2、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（）A A同一物体所受合外力越大，加速度

16、越大。同一物体所受合外力越大，加速度越大。B B同一物体所受合外力越大，速度越大。同一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，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，物体的速度逐渐减当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。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 A A例例3 3、静止在光滑的水平面上的物体，静止在光滑的水平面上的物体，受到一个水平拉力，则在力刚开始作用受到一个水平拉力，则在力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是（的瞬间，下列说法正确的是（）A.A.物体立即获得加速度和速度物体立即获得加速度和速度B

17、.B.物体立即获得加速度，但速度仍为零物体立即获得加速度，但速度仍为零C.C.物体立即获得速度，但加速度仍为零物体立即获得速度，但加速度仍为零D.D.物体的速度和加速度均为零物体的速度和加速度均为零B 例例4 4、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是（）、物体所受合力为零，物体的速度必、物体所受合力为零，物体的速度必为零。为零。、物体所受合力越大，物体的加速度、物体所受合力越大，物体的加速度越大，速度也越大。越大，速度也越大。、物体的速度方向一定与物体受到的、物体的速度方向一定与物体受到的合力的方向一致。合力的方向一致。、物体的加速度方向一定与物体所受、物体的加速度方向一定与物体所受到的合力

18、方向相同。到的合力方向相同。例例5 5、一物体在几个力的作用下处于静止状、一物体在几个力的作用下处于静止状态态,现使其中向东的一个力现使其中向东的一个力F F的值逐渐减小的值逐渐减小到零到零,又逐渐使其恢复到原值又逐渐使其恢复到原值(方向不变方向不变),),则则 ()()A.A.物体始终向西运动物体始终向西运动 B.B.物体先向西运动后向东运动物体先向西运动后向东运动 C.C.物体的加速度先增大后减小物体的加速度先增大后减小 D.D.物体的速度先增大后减小物体的速度先增大后减小AC例例6、一辆小汽车的质量、一辆小汽车的质量 m1=8.0102kg，所载乘客，所载乘客的质量是的质量是 m2=2.

19、0102kg，用同样大小的牵引力，如，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果不载人时小汽车产生的加速度是a1=1.5 m/s2，载，载人时产生的加速度人时产生的加速度a2是多少（忽略阻力）是多少（忽略阻力）解法一：由牛顿第二定律：解法一：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 N =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解法二：比例法解法二：比例法 思考思考：一力作用在质量一力作用在质量m1 的物体上能产生的物体上能产生3m/s

20、2,该力作用在质量为该力作用在质量为m2的物体上能产生的物体上能产生1.5 m/s2 的加速度的加速度,若将若将 m1 m2 合为一体能使它产生多大的加合为一体能使它产生多大的加速度速度?以以m1 为研究对象为研究对象:F=m1 3则则m1=F/3以以m2 为研究对象为研究对象:F=m2 1.5 则则m2=F/1.5以整体为研究对象以整体为研究对象:F=(m1 m2)a则则a=F/(m1 m2)=1 m/s2 解析解析:1确定研究对象确定研究对象2分析研究对象的受力情况和运动分析研究对象的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图情况，画出研究对象的受力分析图3求出合力注意用国际单位制统求出

21、合力注意用国际单位制统一各个物理量的单位一各个物理量的单位4根据牛顿运动定律和运动学规律根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解建立方程并求解用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤 1、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力力的的作作用用，这这两两个个力力的的大大小小分分别别为为2N2N和和6N6N，当当两两个个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大小可能为度大小可能为()()A1ms2 B2ms2 C3ms2 D4ms2BCD2 2、25N25N的力作用在一个物体上，能使它产生的力作用在一个物体上，能使它

22、产生 2 m/s2 m/s2 2的加速度，则要使它产生的加速度，则要使它产生 5 m/s5 m/s2 2的加速度，作用力的加速度，作用力为为 。分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由F F1 1=25N=25N和加速度和加速度 a a1 1=2 m/s=2 m/s2 2 求出质量求出质量m=F1a1252=12.5 kg再由再由 F F2 2=ma =ma 求出作用力求出作用力 F F2 2=ma=ma2 2=12.5=12.55=62.5N5=62.5N62.5N3 3、质量为、质量为m m的物体放在粗糙水平面上受水平的物体放在粗糙水平面上受

23、水平F F时产生加速度为时产生加速度为a a1 1,当水平力为当水平力为2F2F时时,加速度加速度a a2 2,关于关于a a1 1 与与a a2 2 的关系正确的是（的关系正确的是（）解析解析:关键要考虑摩擦力关键要考虑摩擦力f。A.a2 2a1 B.a2 2a1C.a2 2a1 D.a1 a2C由由a1=(Ff)/m,a2 =(2Ff)/m 2(F f)/m=2 a1 4、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 的共同作用，这个物体产生的共同作用，这个物体产生的加速度是多大？的加速度是多大？F合合 F2 F

24、1 解法解法1 1：直接求：直接求F F1 1和和F F2 2的合力，然的合力，然后用牛顿第二定律求加速度。后用牛顿第二定律求加速度。由平行四边形定则可知，由平行四边形定则可知，F F1 1、F F2 2、F F合合构成了一个等边三角形，故构成了一个等边三角形，故 F F合合=10 N=10 N a=Fa=F合合/m=10/2m/s/m=10/2m/s2 2=5m/s=5m/s2 2加速度的方向和合力方向相同。加速度的方向和合力方向相同。解法解法2 2：先对两力进行正交分解，然后再求合力。：先对两力进行正交分解，然后再求合力。5、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，

25、在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离已知某高速公路的最高限速某高速公路的最高限速 v=144 km/h。假设前方车辆突然停止。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，到汽车开始减速所经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）历的时间（即反应时间）t=0.50s。刹车时汽车受到的阻力的。刹车时汽车受到的阻力的大小大小F 为汽车重力的为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离倍。该高速公路上汽车间的距离 s 至少至少应为多少（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 s

26、2分析：汽车间的距离分析：汽车间的距离 s=s1 s2 汽车在汽车在 s1 做匀速直线运动做匀速直线运动 s1=v t 在在s2 汽车做初速度汽车做初速度 v0=144 km/h v t=0 的匀减速直线运动。的匀减速直线运动。解：解：s1=v t =400.5 =20 m a=Fm-0.4mgm=-0.4g=-4 m/s2S2=400 mS=S1+S2=420 m课后思考课后思考:一小球从竖直在地面上轻弹一小球从竖直在地面上轻弹簧正上某处自由落下簧正上某处自由落下,试分析小球从刚试分析小球从刚接触弹簧到被压缩最短过程中小球的接触弹簧到被压缩最短过程中小球的速度、加速度怎样变化速度、加速度怎样变化?小小 结结1 1、加速度、加速度a a与与F F的关系的关系:物体质量一定时物体质量一定时,加速度加速度a a与合外力与合外力F F合合成正比。成正比。2 2、加速度、加速度a a与与m m的关系的关系: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 a与与m m成反比。成反比。3 3、牛顿第二定律、牛顿第二定律物体加速度的大小跟所受的合力成正比，跟物物体加速度的大小跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同相同.