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类型(2021新人教版)高中物理必修第一册4.3 牛顿第二定律ppt课件.ppt

  • 上传人(卖家):大布丁
  • 文档编号:1640148
  • 上传时间:2021-08-09
  • 格式:PPT
  • 页数:21
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    资源描述:

    1、4.3牛顿第二定律牛顿第二定律 赛车质量小、动力大,容赛车质量小、动力大,容 易在短时间内获得较大的速度,易在短时间内获得较大的速度, 也就是说,赛车的加速度大。也就是说,赛车的加速度大。 物体的加速度物体的加速度a与它所受的作用力与它所受的作用力F F以及自身的质量以及自身的质量 m之间存在什么样的定量关系呢?之间存在什么样的定量关系呢? 通过上节的探究实验,你找到了吗?通过上节的探究实验,你找到了吗? F 上节课的实验结果表明,小车的加速度上节课的实验结果表明,小车的加速度a与它所受与它所受 的作用力的作用力F成正比,与它的质量成正比,与它的质量m成反比。成反比。 那么,对于任何物体都是这

    2、样的吗?那么,对于任何物体都是这样的吗? 如果我们多做几次类似的实验,每次实验的点都可如果我们多做几次类似的实验,每次实验的点都可 以拟合成直线,而这些直线与坐标轴的交点又都十分接以拟合成直线,而这些直线与坐标轴的交点又都十分接 近原点,那么,实际规律很可能就是这样的。近原点,那么,实际规律很可能就是这样的。 一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质 量成反比,量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。加速度的方向跟作用力的方向相同。 m F a 合 F合 合=kma k是比例系数,没有单位。是比例系数,没有单位。

    3、取质量的单位是千克(取质量的单位是千克(kg),加速度的单位是米每),加速度的单位是米每 二次方妙(二次方妙(m/s2),根据上述牛顿第二定律加速度与力、),根据上述牛顿第二定律加速度与力、 质量的关系,我们应该怎样确定力的单位?质量的关系,我们应该怎样确定力的单位? F合 合=kma 由于由于k是比例系数,没有单位。所以力是比例系数,没有单位。所以力F的单位取决的单位取决 于质量于质量m和加速度和加速度a。 F合 合=kg.m/s2 牛顿牛顿N 二、力的单位二、力的单位 在质量的单位去千克(在质量的单位去千克(kg),加速度的单位取米),加速度的单位取米 每二次方秒(每二次方秒(m/s2),

    4、力的单位去牛顿(),力的单位去牛顿(N) F合 合 ma F指的是物体所受的合力指的是物体所受的合力 m为物体的质量为物体的质量 a是物体的加速度,注意方向是物体的加速度,注意方向 矢量关系矢量关系:加速度的方向与合力的方向相同加速度的方向与合力的方向相同 同体关系:同体关系:F、m、a各量必须对应同一个物体各量必须对应同一个物体 瞬时关系瞬时关系: :a与与F同时产生、同时变化、同时消失。作同时产生、同时变化、同时消失。作 用力突变,用力突变,a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系;的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系; 有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;有力即有加速度;合外力消失

    5、,加速度立刻消失;所以所以 加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。 例题1:某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车,当达到100km/h的速度时 关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵 引力为2000N,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。 分析由于路面水平,汽车在竖直方向受到的重力与分析由于路面水平,汽车在竖直方向受到的重力与 地面的支持力大小相等、方向相反,合力为地面的支持力大小相等、方向相反,合力为0、所以只、所以只 需要考虑汽车在水平方向的运动。在水平方向,只有牵需要考虑汽车在

    6、水平方向的运动。在水平方向,只有牵 引力和阻力,使汽车产生加速度的力是这两个力的合力。引力和阻力,使汽车产生加速度的力是这两个力的合力。 mg F支 竖直方向合力为竖直方向合力为0 F阻 F牵 F牵 牵和 和F阻 阻的合力产生加速度 的合力产生加速度a, 用牛二定律用牛二定律F=ma可求。可求。 而加速度而加速度a又可以又可以 求解。求解。 t v a 联立方程即可。联立方程即可。 解:解: 正常行驶正常行驶 阻牵合 FFF F阻 阻 F F牵 牵 ma 合 F maF 阻 t v t v t v a 00 0 t v m 0 F 阻 关闭发动机关闭发动机 F阻 阻 阻合 FF 负号表示阻力方

    7、向与汽车前进方向相反负号表示阻力方向与汽车前进方向相反N437F 阻 重新起步重新起步 阻牵合 FFF F阻 阻 F牵 牵 ma 合 F maFF 阻牵 代入数据得代入数据得: 2 /42. 1 11004372000 sma a 解题的一般步骤:解题的一般步骤: (1 1)确定研究对象,构建模型:)确定研究对象,构建模型: (2 2)对这个物体进行受力分析:)对这个物体进行受力分析: (3 3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式 f FFmg其它 支 顺序:顺序: y x mg FN T T1 T2 )a mg FN F牵 牵 Ff 水平或竖直

    8、方向:水平或竖直方向:F合 合=运动方向的力 运动方向的力-反向的力反向的力 建立坐标系:建立坐标系:x、y轴:轴:F合 合=运动方向的力 运动方向的力-反向的力反向的力 (5 5)根据牛顿第二定律列方程)根据牛顿第二定律列方程F合 合= =ma 速度公式速度公式 :vt = vo+at 导出公式导出公式:vt 2 v0 02 =2ax (6 6)画运动草图,画运动草图,应用运动学公式应用运动学公式 求未知求未知 (4 4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合 合 位移公式位移公式: 2 0 2 1 attvx 例题例题2:某同学在列车车厢的顶部用细线

    9、悬挂一个小球,:某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球, 在在:列车以某一加速度渐渐启动的过程中,细线就会偏过列车以某一加速度渐渐启动的过程中,细线就会偏过 一定角度并相对车厢保持静止,通过测定偏角的大小就能一定角度并相对车厢保持静止,通过测定偏角的大小就能 确定列车的加速度。在某次测定中,悬线与竖直方向的夹确定列车的加速度。在某次测定中,悬线与竖直方向的夹 角为角为,求列车的加速度。,求列车的加速度。 分析分析 列车在加速行驶的过程中,小球始终与列车保持相列车在加速行驶的过程中,小球始终与列车保持相 对静止状态,所以,对静止状态,所以,小球的加速度与列车的加速度相同。小球的加速度与列车的加

    10、速度相同。 解:解:方法方法1 利用合成法。利用合成法。 方法方法2 (1 1)确定研究对象,构建模型:(小球)确定研究对象,构建模型:(小球) (2 2)对这个物体进行受力分析:)对这个物体进行受力分析: 放在水平面上放在水平面上竖直向下的重力竖直向下的重力mg; mg 斜向上的拉力斜向上的拉力FT。 FT (3 3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式 y x Fx Fy (4 4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合 合 ) 物体向右加速运动;物体向右加速运动; 所以在竖直方向没有发生位所以在竖直方向

    11、没有发生位 移,没有加速度,所以重力移,没有加速度,所以重力mg和和Fy大小相等、方向相大小相等、方向相 反,彼此平衡。反,彼此平衡。 mg=Fy=FTcos F合 合= =T1 = =Tsin (5 5)根据牛顿第二定律列方程)根据牛顿第二定律列方程F合 合= =ma Tsin=ma 物体在水平方向加速运动,所以有:物体在水平方向加速运动,所以有: F合 合=运动方向的力 运动方向的力-反向的力反向的力=0T1 联立求得小球的加速度联立求得小球的加速度a a=gtan (1 1)确定研究对象,构建模型:)确定研究对象,构建模型: (2 2)对这个物体进行受力分析:)对这个物体进行受力分析:

    12、解:解: 竖直向下的重力竖直向下的重力mg; 地面对车向上的地面对车向上的支持力支持力FN; 水平向右的推力水平向右的推力F推 推; ; 水平路面上质量是水平路面上质量是30kg的手推车,在受到的手推车,在受到60N的水平推力时做加速的水平推力时做加速 度为度为1.5m/s2的匀加速运动。如果撮去推力,车的加速度是多少的匀加速运动。如果撮去推力,车的加速度是多少? mg FN F推Ff 摩擦力摩擦力Ff。 课课 堂堂 练练 习习 (3 3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式 物体在水平方向加速运动,所以有:物体在水平方向加速运动,所以有: F合

    13、合=运动方向的力 运动方向的力-反向的力反向的力=F推 推 Ff 代入数据得代入数据得: (5 5)根据牛顿第二定律列方程)根据牛顿第二定律列方程F合 合=ma。 。 F推Ff=ma1 60Ff=301.5 Ff=15N (4 4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合 合 物体向右加速运动;物体向右加速运动; 所以在竖直方向没有发生位所以在竖直方向没有发生位 移,没有加速度,所以重力移,没有加速度,所以重力mg和和FN大小相等、方向相大小相等、方向相 反,彼此平衡。反,彼此平衡。 mg=FN 同理撤去推力后:同理撤去推力后: mg F支 支 Ff F合

    14、 合=运动方向的力 运动方向的力-反向的力反向的力=0Ff 负号表示与运动方向相反。负号表示与运动方向相反。 Ff=ma2 2 2 /5 . 0 30 15 sm m F a f 代入数据得:代入数据得: 科学漫步科学漫步 用动力学方法测质量(阅读)用动力学方法测质量(阅读) 由牛顿第二定律由牛顿第二定律F=ma可知,如果给物体施加一个可知,如果给物体施加一个 已知的力,并测得物体在这个力作用下的加速度,就可已知的力,并测得物体在这个力作用下的加速度,就可 以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。 大家知道,质量可以用天平大家知道,质量可以用

    15、天平 来测量。但是在太空,物体完全来测量。但是在太空,物体完全 失重,用天平无法测量质量,那失重,用天平无法测量质量,那 么应该如何测量呢?么应该如何测量呢? 物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比, 加速度的方向跟作用力的方向相同。 F合 合 ma F指的是物体所受的合力 m为物体的质量 a是物体的加速度,注意方向 单位:单位:N 矢量关系:速度的方向与合力的方向相同 同体关系:F、m、a各量必须对应同一个物体 瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变, a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系;有力即有加速度; 合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度与力一样,可以突 变,而速度是无法突变的。

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