牛顿第二定律课件.ppt
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1、牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律2【教法探析教法探析】一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 1.1.内容:物体的加速度的大小跟内容:物体的加速度的大小跟_成正比,跟物体成正比,跟物体的的_成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同 2.2.公式:公式:Fma.3.3.物理意义:它表明了力是改变物体物理意义:它表明了力是改变物体_的原因,的原因,不是不是_物体运动的原因物体运动的原因 4.4.适用范围适用范围 (1)(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速相对地面静止或匀速运动的参考系运动的参考系)作用力作用力质量质
2、量运动状态运动状态维持维持2【教法探析】一、牛顿第二定律作用力质量运动状态维持3 (2)(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子相对于分子、原子)、低速运动低速运动(远小于光速远小于光速)的情况的情况二、牛顿第二定律应用的基本模型已知物体受力情况F=ma求物体加速度运动学公式分析物体运动情况1.3 (2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原4分析物体受力情况已知物体运动情况运动学公式求物体加速度F=ma2.三、牛顿第二定律应用中的隔离法与整体法1当以几个物体中的某一个或某一部分物体为对象进行分析时,这种方法称为隔离法2当以几个物体组成的整体为对象
3、进行分析时,这种方法称为整体法四、超重和失重1超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况当物体具有向上的加速度时(加速上升或减速下降)呈现超重现象4 分析物体受力情况已知物体运动情况运动学公式求物体加速度F=52失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况当物体具有向下的加速度时(加速下降或减速上升)呈现失重现象如果竖直向下的加速度大小为重力加速度,物体处于完全失重状态,如所有的抛体运动、绕地球运行的太空站中的所有物体等3超重与失重并不是物体本身重力的变化;超重与失重只跟加速度方向有关,与运动速度的方向无关有竖直向上的加速度的物体处于超重状态,
4、有竖直向下的加速度的物体处于失重状态5 2 失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所6 五五、动力学两类问题、动力学两类问题 六、力学单位制六、力学单位制 由由_单位和单位和_单位一起组成了单位制基本物单位一起组成了单位制基本物理量共七个,其中力学有三个,它们是理量共七个,其中力学有三个,它们是_、_、_,它们的单位分别是,它们的单位分别是_、_、_._.基本基本导出导出质量质量时间时间长度长度kgsm6 五、动力学两类问题 六、力学单位制基本导出质7【学法导引学法导引】1.对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的牛顿第二定律明确
5、了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系,联系物体受力情况和运动情况的桥梁是加速度定量关系,联系物体受力情况和运动情况的桥梁是加速度可以从以下角度进一步理解牛顿第二定律:可以从以下角度进一步理解牛顿第二定律:1.同体性:在表达式中,同体性:在表达式中,m、F合合、a都应是同一个研究对都应是同一个研究对象的对应量象的对应量 (1)若研究对象为单个物体,则满足若研究对象为单个物体,则满足F合合ma;(2)若研究对象为多个物体,则满足若研究对象为多个物体,则满足F合合m1a1m2a2m3a3(一维情况下一维情况下)7【学法导引】1.对牛顿第二定律的理解 牛顿第8 2.2.瞬时性:加速度和合外力具有瞬
6、时对应关系,它们总是瞬时性:加速度和合外力具有瞬时对应关系,它们总是同增同减同生同灭同增同减同生同灭 3.3.同向性:加速度与合外力的方向时刻保持一致同向性:加速度与合外力的方向时刻保持一致 4.4.独立性:若物体受多个力的作用,则每一个力都能独自独立性:若物体受多个力的作用,则每一个力都能独自产生各自的加速度,并且任意方向均满足产生各自的加速度,并且任意方向均满足F合合ma,在两个相互,在两个相互垂直的方向进行正交分解,则有:垂直的方向进行正交分解,则有:研究对象研究对象一个物体一个物体物体系物体系牛顿第二定律牛顿第二定律的分量形式的分量形式8 2.瞬时性:加速度和合外力具有瞬时对应关系,它
7、们总9 例例1 1 设想能创造一理想的没有摩擦力和流体阻力的环境设想能创造一理想的没有摩擦力和流体阻力的环境,用一个人的力量去推一万吨巨轮,则从理论上可以说,用一个人的力量去推一万吨巨轮,则从理论上可以说()A.巨轮惯性太大,所以完全无法推动巨轮惯性太大,所以完全无法推动 B.一旦施力于巨轮,巨轮立即产生一个明显的速度一旦施力于巨轮,巨轮立即产生一个明显的速度 C.由于巨轮惯性很大,施力于巨轮后,要经过很长一段由于巨轮惯性很大,施力于巨轮后,要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度时间后才会产生一个明显的加速度 D.由于巨轮惯性很大,施力于巨轮后,要经过很长一段由于巨轮惯性很大,施力于巨轮
8、后,要经过很长一段时间后才会产生一个明显的速度时间后才会产生一个明显的速度 答案:答案:D 解析解析 力和加速度具有瞬时对应性,巨轮虽然质量很力和加速度具有瞬时对应性,巨轮虽然质量很大,但只要有力作用在巨轮上,就可产生加速度;由于巨轮大,但只要有力作用在巨轮上,就可产生加速度;由于巨轮加速度很小,短时间内速度不可能明显地增大加速度很小,短时间内速度不可能明显地增大D正确正确 9 例1 设想能创造一理想的没有摩擦力和流体阻力的环102.动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题 1.1.两类基本问题两类基本问题 运用牛顿运动定律研究力和运动的关系时,它包括两类基运用牛顿运动定律研究力和运动的关系时
9、,它包括两类基本问题:本问题:(1)(1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况已知物体的受力情况,确定物体的运动情况(即知道物即知道物体受到的全部作用力,运用牛顿第二定律求出加速度,如果再体受到的全部作用力,运用牛顿第二定律求出加速度,如果再知道物体的初始运动状态,运用运动学公式就可以求出物体的知道物体的初始运动状态,运用运动学公式就可以求出物体的运动情况运动情况任意时刻的位置、速度以及运动的轨迹任意时刻的位置、速度以及运动的轨迹)(2)(2)已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力(即知道物体的运动情况,运用运动学公式求出物体的加速度,即
10、知道物体的运动情况,运用运动学公式求出物体的加速度,再运用牛顿第二定律推断或求出物体的受力情况再运用牛顿第二定律推断或求出物体的受力情况)1 0 2.动力学的两类基本问题 1.两类基本问题112.2.动力学问题解题思维框图动力学问题解题思维框图1 1 2.动力学问题解题思维框图12 3 3应用牛顿运动定律解题的一般步骤应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)(1)认真分析题意,明确已知条件和所求量,搞清所求问认真分析题意,明确已知条件和所求量,搞清所求问题的类型题的类型 (2)(2)选取研究对象所选取的研究对象可以是一个物体,选取研究对象所选取的研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体
11、同一题目,根据题意和解题也可以是几个物体组成的整体同一题目,根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象需要也可以先后选取不同的研究对象 (3)(3)分析研究对象的受力情况和运动情况分析研究对象的受力情况和运动情况 (4)(4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时:如果物体当研究对象所受的外力不在一条直线上时:如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂如果物体做直线运动
12、,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上直运动的方向上1 2 3 应用牛顿运动定律解题的一般步骤13 (5)(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所受外根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式,按代数方法进行运算公式,按代数方法进行运算 (6)(6)求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论 例例2 2 质量为质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间匀加速直线运动,在时间
13、t内前进的距离为内前进的距离为s.耙地时,拖拉耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的,受到地面的阻力为自重的k倍,耙倍,耙所受阻力恒定,连接杆的质量不计且与水平面的夹角所受阻力恒定,连接杆的质量不计且与水平面的夹角保持保持不变求:不变求:(1)(1)拖拉机的加速度大小拖拉机的加速度大小(2)(2)拖拉机对连接杆的拉力大小拖拉机对连接杆的拉力大小(3)(3)时间时间t t内拖拉机对耙做的功内拖拉机对耙做的功1 3 (5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所14(2)设连接杆对拖拉机的拉力为设连接杆对拖拉机的拉力为F1,拖拉机受力如图所示,拖拉机受力如图所
14、示,由牛顿第二定律得:由牛顿第二定律得:1 4(2)设连接杆对拖拉机的拉力为F 1,拖拉机受力如图所示,153.牛顿定律的瞬间问题牛顿定律的瞬间问题 1.1.对牛顿第二定律的瞬时性理解对牛顿第二定律的瞬时性理解 物体运动的加速度物体运动的加速度a a与其所受的合外力与其所受的合外力F F有瞬时对应关系,有瞬时对应关系,每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力若合外力的大每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力若合外力的大小或方向改变,加速度的大小或方向也立即小或方向改变,加速度的大小或方向也立即(同时同时)改变;或合改变;或合外力变为零,加速度也立即变为零;如果物体的合外力发生突外力变为零,加
15、速度也立即变为零;如果物体的合外力发生突变,则对应加速度也发生突变变,则对应加速度也发生突变 1 5 3.牛顿定律的瞬间问题 1.对牛顿第二定律的瞬时162.2.物体所受合外力能否突变的决定因素物体所受合外力能否突变的决定因素 物体所受合外力能否发生突变,决定于施力物体的性质,物体所受合外力能否发生突变,决定于施力物体的性质,具体可以简化为以下几种模型:具体可以简化为以下几种模型:(1)(1)钢性绳钢性绳(或接触面或接触面)认为是一种不发生明显形变就能认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断产生弹力的物体,若剪断(或脱离或脱离)后,其中弹力立即消失,后,其中弹力立即消失,不需要形变恢
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