人教版高一物理《43牛顿第二定律》课件(共43张PPT).ppt
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1、在“验证牛顿第二定律”实验中: (1)图1给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出,打点计时器频率50Hz),计数点间的距离如图1所示。根据图中数据计算的加速度a=_m/s2(保留三位有效数字).4.3 牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma力力运动状态变化运动状态变化速度变化速度变化产生加速度产生加速度力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因知识回顾:知识回顾: 1.力和运动的关系是怎样的呢力和运动的关系是怎样的呢?a a F FF F mama 正比于正比于a a m m1 1a a m mF FF F k k mama
2、k k 为比例系数为比例系数国际单位制中,力的单位是牛顿,国际单位制中,力的单位是牛顿,“1N”的力是使质量是的力是使质量是1kg的的物体获得加速度物体获得加速度1 m/s2的加速度所需要的力,的加速度所需要的力, 人为规定人为规定 : 1N=1kg.m/s2 所以,如果所以,如果F,a,mF,a,m都用都用国际制单位国际制单位,在上式,在上式中就可以使中就可以使k=1k=1,上式简化成,上式简化成F F mama 牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律的数学表达式F F k k mama 思考:思考:k=? 内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟
3、它的质量成反比,成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向加速度的方向跟作用力的方向相同跟作用力的方向相同. .F F mama 物体的加速度跟所受的合外力成物体的加速度跟所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比正比,跟物体的质量成反比;加速度的加速度的方向跟合力的方向相同方向跟合力的方向相同.maF合合外力问题问题1. 牛顿第二定律中指出牛顿第二定律中指出加速度加速度与力成正比与力成正比,能否说成力与加速度成,能否说成力与加速度成正比,为什么?正比,为什么?力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因因果性因果性问题问题2. 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,
4、哪些是标量?中,哪些是矢量,哪些是标量?这两个矢这两个矢量的方向关系是怎么样?量的方向关系是怎么样? 物体受力方向决定物体物体受力方向决定物体的加速度方向。故的加速度方向。故加速度加速度 a 的方向与的方向与力力F的方向的方向是是一致的一致的。矢量性矢量性问题问题3. 从牛顿第二定律的内容分析从牛顿第二定律的内容分析, F、m、 a是对于几个物体而言的是对于几个物体而言的? F、m、a 都是属于同一个物体的,研究对象是统一的。同体性同体性问题问题4.放在光滑水平面上的物体,在水平拉力放在光滑水平面上的物体,在水平拉力F作用作用下由静止开始运动,下由静止开始运动, (1)如果力如果力F逐渐减小到
5、逐渐减小到0的过程中,物体的加速度将怎的过程中,物体的加速度将怎样变化样变化?速度将怎样变化速度将怎样变化?(2)当力当力F减到减到0时,加速度为时,加速度为_,速度达到速度达到_ 加速度与合外力存在着瞬时对应关系:某一加速度与合外力存在着瞬时对应关系:某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比;时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失失.瞬时对应性瞬时对应性加速度减小,速度增大加速度减小,速度增大0最大最大问题问题5.如图:如图:一质量为一质量为1kg1kg的物体静置在光滑水平面上,的物体静置在光滑水平面上
6、,0 0时刻开始,在水平向右的方向上施加大小为时刻开始,在水平向右的方向上施加大小为2N2N的力的力F F1 1,则,则(1) (1) 物体产生的加速度是多大?物体产生的加速度是多大?F1NGF2a2a1(2)(2)若在若在3s3s末给物体再加上一个大小也是末给物体再加上一个大小也是2N2N,方向水平向左,方向水平向左的拉力的拉力F F2 2,则物体的加速度是多大?则物体的加速度是多大?(3)3s(3)3s后物体的加速度为后物体的加速度为0 0,那是不是说,那是不是说3s3s后后F F1 1不再产生加速度不再产生加速度了呢?了呢?(2m/s2)(0) 物体受到几个力的作用时,每物体受到几个力的
7、作用时,每个力各自独立地使物体产生一个个力各自独立地使物体产生一个加速度,就像其他力不存在一样,加速度,就像其他力不存在一样,这个性质叫做力的这个性质叫做力的独立性原理独立性原理。物体的加速度等于各个分力分别物体的加速度等于各个分力分别产生的加速度的产生的加速度的矢量和矢量和。独立性独立性讨论:讨论:从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以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。可是我们用力提一个很重的物体时使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么?却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么? 答:没有矛盾,答:没有矛盾,
8、 (1)(1)从平衡角度来看,因为提不动,所以静止,则合外力从平衡角度来看,因为提不动,所以静止,则合外力为为0 0,所以加速度也为,所以加速度也为0 0; (2)(2)从力的角度来看,物体受三个力,支持力、重力、向从力的角度来看,物体受三个力,支持力、重力、向上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度,但相互抵上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度,但相互抵消,所以合加速度也是消,所以合加速度也是0 0G=mgFN下列说法正确的是:下列说法正确的是:1 1、物体合外力减小时,加速度一定减小、物体合外力减小时,加速度一定减小2 2、物体合外力减小时,速度一定减小、物体合外力减小时,速度一定减小
9、3 3、物体速度为零,合外力一定为零、物体速度为零,合外力一定为零4 4、物体合外力为零时,速度一定为零、物体合外力为零时,速度一定为零5 5、物体的运动方向一定跟合外力方向相同、物体的运动方向一定跟合外力方向相同6 6、物体的加速度方向一定跟合外力方向相同、物体的加速度方向一定跟合外力方向相同 练习一:练习一: 质量为质量为1kg 1kg 的物体受到两个大小分别为的物体受到两个大小分别为2N 2N 和和4N 4N 的共点力作用。则物体的加速度的共点力作用。则物体的加速度大小可能是大小可能是A A、5m/s5m/s2 2 B B、3m/s3m/s2 2C C、2m/s2m/s2 2 D D、0
10、.5m/s0.5m/s2 2 练习二:练习二:答案:答案:ABC正交分解法平行四边形法例:光滑水平面上有一个物体,质量是例:光滑水平面上有一个物体,质量是2 2,受到互成,受到互成120120o o角的两个水平力角的两个水平力F F1 1和和F F2 2的作用。这两个力的大小都是的作用。这两个力的大小都是10N10N,这个,这个物体的加速度是多大?物体的加速度是多大?F F1 1F F2 20 0F F有没有其他方法?0 0F F1 1F F2 2a a2 2a a1 1a a0 0F F1 1F F2 2F1xF1yF2xF2y- - - - - -) 600) 600 xy) 600) 6
11、00) 600汽车重新加速时的受力情况某质量为某质量为1100kg1100kg的汽车在平直路面上试车,当的汽车在平直路面上试车,当达到达到100km/h100km/h的速度时关闭发动机,经过的速度时关闭发动机,经过70s70s停停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为时牵引力为2000N2000N,产生的加速度应为多大?,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。假定试车过程中汽车受到的阻力不变。汽车减速时受力情况GFNf阻阻f阻阻FFNG 课本例课本例1: 解解: 设汽车运动方向为正方向设汽车运动方向为正方向 关闭发动机后:关
12、闭发动机后: 汽车水平受力如右图汽车水平受力如右图(1) 汽车初速汽车初速 v0=100km/h=27.8m/s 汽车末速汽车末速 v=0 汽车运动时间汽车运动时间 t=70s因此,汽车的加速度因此,汽车的加速度 有牛顿第二定律得汽车受到的阻力为有牛顿第二定律得汽车受到的阻力为负号表示与速度方向相反负号表示与速度方向相反f阻阻x图(1)减速时tvtvv001aN437s /m.kg437s70s /m8 .27kg1100tmvmaf201阻 重新启动后:汽车水平受力如右图重新启动后:汽车水平受力如右图(2) F合合=F-f阻阻 =2000N-437N =1563N有牛顿第二定律得汽车的加速度
13、为有牛顿第二定律得汽车的加速度为 加速度方向与汽车速度方向相同加速度方向与汽车速度方向相同f阻阻F图(2)加速时222s/m42. 1kgs/m.kg42. 1Kg1100N1563mFa合x1. 1.确定确定研究对象;研究对象;2. 2.对研究对象进行对研究对象进行受力分析受力分析3.3.求出求出合力;合力;( (力的合成法;正交分解法力的合成法;正交分解法) )4. 4.根据根据牛顿第二定律牛顿第二定律F=maF=ma建立方程并求解。建立方程并求解。思考:在思考:在“探究加速度与力和质量的关系探究加速度与力和质量的关系”实验中,实验中,为什么只有当盘和砝码的质量为什么只有当盘和砝码的质量m
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