第三課時牛頓第二定律牛頓運動定律

第1頁第2頁若發生了車禍，交通警察要依據碰撞后兩車損害程度(與車子結構相關)、撞后車子位移及轉動情況來判斷碰撞時速度．同時還會依據剎車痕跡判斷撞車前司機是否剎車及剎車前車速．第3頁第4頁1．知道國際單位制中力單位“牛頓”定義．2．了解牛頓第二定律，并會應用其公式進行計算．第5頁第6頁知識清單牛頓第二定律1．內容：物體加速度跟作用力成________，跟物體質量成________．這就是牛頓第二定律．2．公式：________或者________，也可寫成等式F＝________，其中k是百分比系數．3．加速度方向跟________方向相同．1．正比反比F∝ma

kma

3.作用力第7頁4．牛頓第二定律表明，________是產生加速度原因，________不變則加速度也不變；________隨時間改變，加速度也隨時間改變；合外力為零則________也為零，這時物體將________或________狀態．力力力加速度保持靜止勻速直線運動第8頁綜合拓展1．牛頓第二定律“五性”(1)同體性．即F、m、a是對同一物體而言，在利用牛頓第二定律時，注意研究對象選?。?2)矢量性．物體加速度方向與物體所受合外力方向永遠相同，時刻相同，合外力方向即為加速度方向．(3)瞬時性．加速度矢量與合外力矢量之間正比關系含有瞬時性，即某時刻合外力對應著某時刻加速度，所以它適合處理物體在某一時刻或某一位置力和運動關系問題．(4)同時性．有合外力作用在物體上，物體就一定同時產生加速度，某一時刻合外力消失，加速度同時消失．第9頁(5)獨立疊加性．有多個力作用在同一物體上，每個力產生加速度都遵從牛頓第二定律，而物體實際運動加速度則是每個力產生加速度矢量和．2．牛頓第二定律中因果關系對于一個給定物體而言，其質量并不改變，故不能說協力與質量成正比．協力與加速度這兩個物理量中，力是使物體產生加速度原因，即力是因，產生加速度是果．所以我們能夠說加速度隨力改變而改變，而不能說力隨加速度改變而改變．因而將F∝ma了解為協力與加速度成正比是錯誤，因為顛倒了因果關系．3．力、加速度和速度改變量關系第10頁(1)由牛頓第二定律a＝，可知加速度只取決于力與物體質量，與速度和速度改變量無關．a＝是加速度a決定式．(2)而a＝是加速度定義式，變形后得Δv＝aΔt，該式說明速度改變量Δv取決于加速度a和改變時間Δt，而與速度v沒直接關系．尤其提醒：牛頓第二定律是處理動力學問題根本，是運動和力橋梁．指明了加速度和力關系，尤其是因果關系和對應關系是分析運動和力關鍵．第11頁嘗試應用A．物體加速度與物體受到任何一個力成正比，與物體質量成反比B．物體加速度與物體受到協力成正比，與物體質量成反比C．物體質量與物體受到協力成正比，與物體加速度成反比D．物體質量與物體受到協力及物體加速度無關BD第12頁2．下面說法中正確是()A．同一物體運動速度越大，受到協力越大B．同一物體運動速度改變率越小，受到協力也越小C．物體質量與它所受協力成正比D．同一物體運動速度改變越大，受到協力也越大B第13頁知識清單力單位1．力單位——牛頓定義在國際單位制中，力單位是牛頓，對于F＝kma，假如k＝1，那么F＝________，當物體質量m＝1kg，在某力作用下物體取得加速度a＝1m/s2時，F＝ma＝1kg·m/s2，把這個力叫做——________，把“kg·m/s2”，稱做——牛頓，用符號N表示．也就是：________________力，叫做1N.ma一個單位力使質量為1kg物體產生1m/s2加速度第14頁2．百分比系數k與式中物理量單位選取相關，若各量單位均用___________中單位，則k＝1.牛頓第二定律表示為：F＝________(各量用國際單位)國際單位制ma第15頁綜合拓展1．公式中百分比系數確實定確定各類公式中百分比系數有兩種：①假如式中各物理量單位已經確定，則需要經過試驗伎倆來確定k，如動摩擦因數、勁度系數確實定都屬于這種情況．②假如式中還有未確定單位物理量，則可先人為要求k數值(普通使公式最簡化，令k＝1)．再要求出特定單位，如牛頓第二定律中k取值，就屬于此種情況．但在胡克定律中k是經過試驗伎倆得到，不可人為要求數值．第16頁2．應用牛頓第二定律解題普通步驟(1)確定研究對象在分析和解答物理問題時，首先碰到問題就是研究對象選取．選取研究對象基本方法有兩種：一是隔離法，二是整體法．(2)對研究對象進行受力分析，并畫受力分析圖．(3)明確加速度方向(普通將速度方向和加速度方向標在研究對象一側)．(4)建立直角坐標系(普通取加速度a方向為x軸正方向，與之垂直方向為y軸方向，把力分解到加速度方向和垂直于加速度方向)．第17頁(5)依據牛頓第二定律列方程．在加速度方向上(x方向)：Fx合＝ma在垂直加速度方向上(y方向)：Fy合＝0(該式有時無須列出)．(6)解方程：F、m、a一律用國際單位，解過程要清楚，寫出方程式和對應文字說明，必要時對結果進行討論．尤其提醒：(1)表示式F＝ma中“F”指物體受到全部力協力．(2)在應用F＝ma計算時，F、m、a單位必須統一為國際單位制中對應單位．(3)養成按步驟解題習慣很主要．第18頁嘗試應用1．在牛頓第二定律公式F＝kma中，百分比常數k數值()A．在任何情況下都等于1B．k值是由質量、加速度和力大小決定C．k值是由質量、加速度和力單位決定D．在國際單位制中，k數值一定等于1CD第19頁2．質量為8噸汽車，當以1.5m/s2加速度沿水平平直路面加速運動時，設阻力恒為2.5×103N，求汽車牽引力多大．答案：1.45×104N第20頁第21頁速度、加速度、協力間關系靜止在光滑水平面上物體，受到一個水平拉力，在力剛好開始作用瞬間，以下說法中正確是()A.物體馬上取得加速度和速度B.物體馬上取得加速度，但速度仍為零C.物體馬上取得速度，但加速度仍為零D.物體速度和加速度均為零第22頁解析：依據牛頓第二定律知，力是產生加速度原因，力與加速度含有同時性，所以在力剛好開始作用瞬間，物體馬上取得了加速度，不過依據公式Δv＝aΔt知，要使物體由靜止到取得一定加速度，必須經過一段時間，所以只有B正確．答案：B名師點睛：力與加速度含有同時性，只要有力作用，瞬時對應就有加速度產生．但速度取得需要一定時間．第23頁變式應用1．關于速度、加速度、合外力之間關系，正確是()A．物體速度越大，則加速度越大，所受合外力也越大B．物體速度為零，則加速度為零，所受合外力也為零C．物體速度為零，但加速度可能很大，所受合外力也可能很大D．物體速度很大，但加速度可能為零，所受合外力也可能為零CD第24頁牛頓第二定律瞬時性如右圖所表示，一根輕彈簧和一根細線共同拉住一個質量為m小球，平衡時細線是水平，彈簧與豎起方向夾角為θ，剪斷細線瞬間，彈簧拉力大小是________，小球加速度大小為________，方向與豎起方向夾角大小等于________．第25頁解析：細線未剪斷前，彈簧拉力F和小球重力mg協力與細線拉力T是一對平衡力，如右圖所表示．由圖可知：彈簧彈力是彈簧形變而產生，在其它力改變一瞬間，彈簧恢復形變需要時間，可認為彈簧形變來不及改變而不變，所以，當細線剪斷瞬間，彈簧彈力不變，彈力與重力協力不變，沿水平方向向右，大小等于原來細線拉力，由牛頓第二定律有：mgtanθ＝ma解得a＝gtanθ，與豎直方向夾角為90°.答案：

gtanθ90°第26頁名師點睛：加速度a和合外力F合同時產生，同時改變，同時消失．在研究瞬時問題時，關鍵是搞清瞬時狀態出現前后物體受力情況改變．對輕繩和輕彈簧問題應注意比較．輕繩、橡皮繩、輕彈簧、輕桿四種理想模型對比以下.特征模型質量內部彈力受外力時形變量力能否突變產生拉力或壓力輕繩不計處處相等微小不計能夠突變只有拉力，沒有壓力橡皮繩較大普通不能突變只有拉力，沒有壓力輕彈簧較大普通不能突變即可有拉力，也可有壓力輕桿微小不計能夠突變既可有拉力，也可有壓力第27頁變式應用2.如圖，輕彈簧上端與一質量為m木塊1相連，下端與另一質量為M木塊2相連，整個系統置于水平放置光滑木板上，并處于靜止狀態．現將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后瞬間，木塊1、2加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有()C第28頁牛頓第二定律簡單應用一個小孩從滑梯上滑下運動可看做勻加速直線運動．第一次小孩單獨從滑梯上滑下，加速度為a1.第二次小孩抱上一只小狗后再從滑梯上滑下(小狗不與滑梯接觸)，加速度為a2.則()A．a1＝a2B．a1＜a2C．a1＞a2D．無法判斷第29頁解析：以滑梯上孩子為對象受力分析并正交分解重力如右圖所表示．由牛頓第二定律得：聯立以上幾式得：a＝g(sinθ－μcosθ)，與質量無關．答案：A第30頁名師點睛：采取正交分解法解題時，不論選取哪個方向為x軸正向，所得最終結果都是一樣．在選取坐標軸時，為使解題方便，應考慮盡可能降低矢量分解．若已知加速度方向普通以加速度方向為正方向．第31頁變式應用3．如圖甲所表示，質量為m木塊放在動摩擦因數為μ水平面上靜止不動．現對木塊施加水平推力F作用，F隨時間t改變規律如圖乙所表示，則圖丙反應可能是木塊哪兩個物理量之間關系()第32頁A．x軸表示力F，y軸表示加速度aB．x軸表示時間t，y軸表示加速度aC．x軸表示時間t，y軸表示速度vD．x軸表示時間t，y軸表示位移s答案：AB第33頁第34頁水平測試1．關于力單位“牛頓”，以下說法正確是()A.使2kg物體產生2m/s2加速度力，叫做1NB．使質量是0.5kg物體產生1.