H牛顿第二定律.ppt
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1、物体的物体的运动状态运动状态发生变化,即产生加速度。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; 质量是物体惯性的量度,而惯性是保持运质量是物体惯性的量度,而惯性是保持运动状态不变的性质,所以质量似乎动状态不变的性质,所以质量似乎“阻碍阻碍”加速度的产生。加速度的产生。 知识回顾知识回顾a a可能与可能与F F、m m有关系。有关系。(1 1)研究方法:)研究方法:控制变量法控制变量法探究质量一定时,加速度与受力的关系;探究质量
2、一定时,加速度与受力的关系;探究受力一定时,加速度与质量的关系。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。a a、F F、m m三者的关系!?三者的关系!?数据处理得:数据处理得:a a F F实验结论:实验结论:当当m m一定时,一定时,a a和和F F成正比成正比即即aF1 1、质量、质量m m 一定,加速度一定,加速度a a与力与力F F的关的关系系2 2、力、力F F一定,加速度一定,加速度a a与质量与质量m m的关系的关系数据处理得:数据处理得:am m实验结论:实验结论:当当F F一定时,一定时,a a和和m m成反比成反比即即ma1一、
3、牛顿第二定律一、牛顿第二定律牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式F Fkmakma中,中,k k的数值取决于的数值取决于F F、m m、a a所选取的单位所选取的单位在国际单位制中它们的单位分别是在国际单位制中它们的单位分别是kgkg、m/sm/s2 2,而,而F F的单的单位尚未确定于是根据牛顿第二定律,规定国际单位位尚未确定于是根据牛顿第二定律,规定国际单位制中力的单位制中力的单位“牛顿牛顿”( (简称简称“牛牛”,符号是,符号是N)N)为:为:使质量是使质量是1kg1kg的物体产生的物体产生1m/s1m/s2 2的加速度的力为的加速度的力为1N1N,即,即1N1N1kgm/s1kgm
4、/s2 2. .从而,从而,k k1 1,牛顿第二定律的表达式就简化为,牛顿第二定律的表达式就简化为F Fmama. .3 3牛顿第二定律公式简化形式:牛顿第二定律公式简化形式:F Fm m a a(1)(1)矢量性矢量性牛顿第二定律的公式是矢量式,任一瞬间,牛顿第二定律的公式是矢量式,任一瞬间,a a的的方向均与方向均与F F的方向一致的方向一致(2)(2)瞬时性瞬时性加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失同时变化,同时消失4 4对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解(3)(3)同体性同体性F合合、m及及a是对同一物体或同一系统而
5、言是对同一物体或同一系统而言的的(4)(4)独立性独立性即力的独立作用原理,当物体受多个力作用即力的独立作用原理,当物体受多个力作用时每一个力都产生一个加速度,物体运动的时每一个力都产生一个加速度,物体运动的加速度为每个力产生的加速度的矢量和加速度为每个力产生的加速度的矢量和 Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y。F合合=ma合合(5)(5)相对性相对性物体的加速度必须是物体的加速度必须是对静止的或匀速直线运动的参对静止的或匀速直线运动的参考系而言的对加速运动的参考系不适用考系而言的对加速运动的参考系不适用特别提醒:特别提醒:物体的加速度的方向与物体所受的合外力物体的加速度的方向与
6、物体所受的合外力是瞬时对应关系,即是瞬时对应关系,即a与合力与合力F方向总是相方向总是相同,但速度同,但速度v的方向不一定与合外力的方向的方向不一定与合外力的方向相同相同三、用牛二定律解题的方法和步骤三、用牛二定律解题的方法和步骤1 1明确研究对象明确研究对象2 2进行受力分析和运动状态分析,画示意图进行受力分析和运动状态分析,画示意图3 3求出合力求出合力F F合合4 4由由F F合合mama列式求解列式求解用牛顿第二定律解题,就要对物体用牛顿第二定律解题,就要对物体进行正确的进行正确的受力分析,求合力。受力分析,求合力。物体的加速度既和物体的受力相联系,物体的加速度既和物体的受力相联系,又
7、和物体的运动情况相联系。加速度又和物体的运动情况相联系。加速度是联系力和运动的纽带故用牛顿第是联系力和运动的纽带故用牛顿第二定律解题,离不开对物体的二定律解题,离不开对物体的受力情受力情况和运动情况的分析况和运动情况的分析四、牛二定律结合正交分解解题四、牛二定律结合正交分解解题正交分解法其实质是将正交分解法其实质是将复杂的矢量运算转化复杂的矢量运算转化为简单的代数运算为简单的代数运算,从而简捷方便地解题,从而简捷方便地解题,是解牛顿第二定律问题的基本方法是解牛顿第二定律问题的基本方法物体在受到物体在受到三个或三个以上的力作用时三个或三个以上的力作用时一般一般都用正交分解法都用正交分解法特别提醒
8、:正交分解建立坐标系的原则特别提醒:正交分解建立坐标系的原则1 1一般情况:以加速度方向为一个坐标抽一般情况:以加速度方向为一个坐标抽的正方向,垂直于加速度方向为另一坐标轴的正方向,垂直于加速度方向为另一坐标轴的方向的方向2 2特珠情况:所有力都在两个互相垂直的特珠情况:所有力都在两个互相垂直的方向上,而加速度不在这两个方向上,建立方向上,而加速度不在这两个方向上,建立坐标系时应使各个力都在坐标轴上,即分解坐标系时应使各个力都在坐标轴上,即分解加速度而不分解力加速度而不分解力例例1 1:如图,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢如图,沿水平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中
9、,悬挂小球的悬线偏离竖直方向3737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 1kgkg(g(g1010m m/ /s s2 2,sinsin37370.60.6,coscos37370.8)0.8)(1)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况(2)(2)求悬线对球的拉力求悬线对球的拉力题型题型1 1 合成法与牛顿第二定律的结合应用合成法与牛顿第二定律的结合应用变式变式1 1:一物体放在倾角为一物体放在倾角为的斜面上,斜面固定于的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为加速上升的电梯中,加速度为a a,如图在物体始终相,
10、如图在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是(对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是( )A A. .当当一定时,一定时,a a越大,斜面对物体的正压力越小越大,斜面对物体的正压力越小 B B. .当当一定时,一定时,a a越大,斜面对物体的摩擦力越大越大,斜面对物体的摩擦力越大 C C. .当当a a 一定时,一定时,越大,斜面对物体的正压力越小越大,斜面对物体的正压力越小 D D. .当当a a 一定时,一定时,越大,斜面对物体的摩擦力越小越大,斜面对物体的摩擦力越小解析:对物体受力分析如右图所示,设物体质量为解析:对物体受力分析如右图所示,设物体质量为m m,物体具有向上的
11、加速度物体具有向上的加速度a a,因此物体所受的支持力,因此物体所受的支持力F FN N和和摩擦力摩擦力F Ff f的合力的合力F F竖直向上,只有这样,竖直向上,只有这样,F F和重力和重力G G的合的合力力F F合合才可能竖直向上根据牛顿第二定律,有才可能竖直向上根据牛顿第二定律,有F F合合F Fmgmgmama (1)(1)F FF FN N/ /coscos (2)(2)F FF Ff f/ /sinsin (3)(3)由由(1)(2)(3)(1)(2)(3)式得式得F FN Nm m( (g ga a)cos)cosF Ff fm m( (g ga a)sin)sin答案:答案:B
12、CBC题型题型2 2 正交分解法与牛顿第二定律的结合应用正交分解法与牛顿第二定律的结合应用例 2 如图所示,电梯与水平面的夹角为30,当电梯加速向上运动时, 人对梯面的压力是其重力的65, 求人对梯面的摩擦力是其重力的多少倍规律总结:规律总结:在利用牛顿运动定律进行正交分解时,有时在利用牛顿运动定律进行正交分解时,有时分解分解力力而不分解加速度而不分解加速度( (本题也可以采用此法求解本题也可以采用此法求解) ),而有时而有时分解加速度分解加速度而不分解力究竟是分解力还而不分解力究竟是分解力还是分解加速度,要灵活掌握为了解题方便,是分解加速度,要灵活掌握为了解题方便,总总的原则是应尽可能减少矢
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