四章之牛頓第二定律課件 新人教版必修1

1、牛 頓 第 二 定 律,1、牛頓第二定律的實驗過程,2、牛頓第二定律的推導及意義,3、牛頓第二定律的運用,1、什么是物體運動狀態(tài)的改變？其原因是什么？,2、物體運動狀態(tài)改變除了與力有關，還與哪些因素有關？,物體運動狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化；其原因是受到了力的作用,還與質量有關,物體運動狀態(tài)發(fā)生改變,速度發(fā)生了改變,產(chǎn)生了加速度,,,實質,實質,,與力和質量有關,聯(lián)系,?,1、力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。,決定物體加速度大小的

2、因素有哪些？,2、質量是物體慣性大小的量度，質量越大的物體運動狀態(tài)越難改變。,復習,物體的加速度與什么有關？,回顧：我們是怎樣研究電流與電壓和電阻的關系？,控制變量法,設計實驗,物體的質 量m和物體受的外力F。,物體加速度a與F 質量m是什么關系呢？,猜想？,實驗裝置如圖：,可加減砝碼改變小車和砝碼的總質量,可加減鉤碼改變小車和砝碼所受的力,1、 控制變量m.探討加速度a與F的關系,原理：如圖示,F1=2 F2在相同的時間內,s1=

3、 a1t2,s2 = a2t2,S1/ s2=a1/a2,測量s1 s2,,,,第一次演示,0.2,0.098,2,0.98,0.49,第一次,第二次演示,實驗結論：,質量一定，即,實驗看到：,質量一定，加速度與力成正比，即a=kF,,第一次演示,0.4,0.196,4,3.92,0.245,第一次,第二次演示,實驗結論：,所受外力一定，即,實驗看到：,所受外力一定，加速度與質量成反比，即,,實驗1：小車的質量相同時，研究小車的

4、拉力與加速度的關系：,實驗2：控制變量F,小車的拉力相同時，研究小車的質量與加速度的關系：,m2=2m1, s1/s2=a1/a2 測量s1 ，s2,實驗表明：s1=2s2,實驗表明：,,,s1/s2=2/1,練習：,1、質量為 m 的物體在力F的作用下產(chǎn)生的加速度為 a ，那么要使 物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則應_______________________。,質量減半或者F加倍,其中 k 為比例常數(shù)，當所有物理量均取國際單

5、位（即：力的單位取 N ，質量單位取 kg ，加速度單位取 m/s2 ）時：k =1，此時關系式變?yōu)椋?F =ma此即為牛頓第二定律的數(shù)學表達式。,,,思考：,1、在牛頓第二定律的表達式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是標量？,m 是標量，F(xiàn) 和 a 是矢量。,2、在這兩個矢量中它們的關系是怎么樣？,“力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力方向

6、決定物體的加速度方向。故力 F 的方向和加速度 a 的方向是一致的。,3、一輛小汽車的質量 m1=8.0×102kg ，所載乘客的質量是 m2=2.0×102kg ，用同樣大小的牽引力，如果不載人時小汽車產(chǎn)生的加速度是a1=1.5 m/s2，載人時產(chǎn)生的加速度a2是多少（忽略阻力）,解：由牛頓第二定律： F = ma 可知牽引力的大小 F = m1 a1

7、 = 8.0×102× 1.5 =1.2× 103N,由于載人和不載人時牽引力是同樣大的,故：,注意事項:,1.矢量性:(a與F合方向相同),2.瞬時性:(a與F合 同時產(chǎn)生,同時消失,同時變化),3.同體性:( a與F合 , m都屬于同一物體，既研究對象統(tǒng)一性）,4.獨立性:(X方向的合外力產(chǎn)生X軸方向的加速度,Y方向的合外產(chǎn)生Y軸方向的加速度,Fx=

8、max Fy=may a2=a2x+a2y,此前我們所講述的是物體只受到一個力作用的情況，物體受幾個力作用時，牛頓第二定律公式 F = ma 中的 F 表示合力，這樣我們可以把牛頓第二定律進一步表述為：,一個物體質量是2kg，受到互成1200角的兩個力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 的共同作用，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？,解法1：先由平行四邊形法則可知， F1、 F2、F合 構成 了一

9、個等邊三角形，故 F合 =10 N a = F合 /m =10/2 = 5 m/s2,,物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的質量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即 F合 = ma,練習：,解法2：先分別求出 F1、 F2 產(chǎn)生的加速度a1、 a2 再根據(jù)平行四邊形法則求 a1、 a2 的合加速度a合,a1 = F1/m =10/2 = 5 m/s2

10、 a2 = F2/m =10/2 = 5 m/s2由于加速度的方向與力的方向一至，故a1、 a2也成1200角a1、 a2、a合 構成了一個等邊三角形，故 a合 =5 m/s2,答：沒有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個力應是合外力?，F(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。,例2、下列說法中正確的是（ ）A．物體所受合外力

11、越大，加速度越大。B．物體所受合外力越大，速度越大。C．物體在外力作用下做勻加速直線運動，當合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。D．物體的加速度大小不變一定受恒力作用,根據(jù)牛頓第二定律，物體受的合外力決定了物體的加速度。而加速度大小和速度大小無關。所以，B說法錯誤。,例2、下列說法中正確的是（ ）A．物體所受合外力越大，加速度越大。B．物體所受合外力越大，速度越大。C．物體在外力作用下做勻加速直線運動，當合外

12、力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。D．物體的加速度大小不變一定受恒力作用,加速度是矢量，其方向與合外力方向一致。加速度大小不變，若方向發(fā)生變化時，合外力方向必然變化。D說法錯。,答案：A,練習：,1、 一質量為1Kg的物體只受到兩個大小米2N和3N的共點力作用， 則這個物體運動的加速度的范圍是____________________。,1 m/s2 ≤ a ≤ 5 m/s2,2、25N的力作用在一個物體上，能使它產(chǎn)生 2

13、m/s2的加速度， 則要使它產(chǎn)生 5 m/s2的加速度，作用力為__________________。,分析：由于是同一個物體，故質量不變。先可以由F1 = 25N和 加速度 a1 = 2 m/s2 求出質量,再由 F2 = ma 求出作用力 F2 = ma2 =12.5×5 = 62.5N,62.5N,1.質量為m的物體放在粗糙水平面上受水平F時產(chǎn)生加速度為a1 ,當水平力為2

14、F時,加速度a2,關于a1 與a2 的關系正確的是： （ ）,解析:關鍵要考慮摩擦力f。,2.物體受幾個力作用處于靜止狀態(tài),若將其中一個力逐漸減小到0,再逐漸恢復到原值,物體加速度和速度怎樣變化?,答案:加速度先增大后減小,速度一直增大.,小試牛刀:,A. a2 ＝ 2a1 B. a2 ＜ 2a1　C. a2 ＞ 2a1 D.

15、a1 ＝ a2,C,,由a1 =(F－f)/m, a2 =(2F－f)/m ＞2(F －f) =2 a1,思考：一力作用在質量m1 的物體上能產(chǎn)生3m/s2 ,該力作用在質量為m2的物體上能產(chǎn)生1.5 m/s2 的加速度,若將 m1 m2 合為一體能使它產(chǎn)生多大的加速度?,以m1 為研究對象:F= m1 ×3則m1 =F/3,以m2 為研究對象:F= m2 × 1.5 則m2 =F/1.5,以整體為研究對象:F=

16、(m1 ＋ m2 )a則a=F/ (m1 ＋ m2 )=1 m/s2,,分析指導:,1 、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離已知某高速公路的最高限速 v = 144 km/h 。假設前方車輛突然停止，后車司機從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時間（即反應時間）t = 0.50s 。剎車時汽車受到的阻力的大小F 為汽車重力的0.40倍。該高速公路上汽車間的距離 s 至少應為多少（g = 10 m/s2）,

17、分析：汽車間的距離 s = s1 ＋s2 汽車在 s1 做勻速直線運動 s1 = v t 在s2 汽車做初速度 v0 = 144 km/h v t = 0 的勻減速直線運動,解： s1 = v t = 40×0.5 =20 m,S2 = 400 m,S = S1+ S2 = 420 m,,小結:,1.加速度a與F的關系:物體質量一定時,加速度a與合外