公开课课件 必修一62牛顿第二定律.ppt

1、一、复习提问：.什么是运动状态的改变？运动状态改变的原因是什么？2、运动状态中伴有加速度，加速度与什么有关？方法：控制变量法 先确定m，研究a与F的关系；再确定F，研究a与m的关系。探究物体的加速度和哪些因素有关二、讲解新课：一介绍实验装置及原理：装置：艾萨克 牛顿是有史以来最伟大的科学家。他的主要作品包括运动定律、引力定律及微积分。他的每一个成就都足以证明他是历史上天才的发明家。牛顿是一位独特的学者，他研究问题的专注程度令人惊讶，他对工作全神贯注，不顾个人生活，经常连续几天不吃不睡，当问他如何做出发现时，他说：“因为总是在思考。”他还说：“在做出发现之前，我始终关注某一问题，并且等待着直到黎

2、明的曙光一点一点地迎来阳光灿烂的白昼。”牛顿享年83岁，按照国葬被埋在威斯敏斯特教堂。当时的罗马教皇亚历山大写了一份恰当的颂辞：自然和自然定律被黑暗隐藏起来；上帝说，让牛顿在！一切都会变得光明。如右图：小车的质量都为500克，砝码的质量为100克。小盘的质量可以忽略,让小车在绳子的恒定拉力下做初速度为零的匀加速运动。由图可知两小车的质量相等，甲受到的拉力F甲=1N,乙受到的拉力F乙=2 N。（甲）（100克）（500克）（乙）（200克）（500克）由S=1/2 at2，我们可以求出加速度a，a甲=1m/s2 ,a乙=2m/s2。加速度和力的关系：18cm8cm2cm小车乙9cm4cm1cm小

3、车甲0.3s0.2s0.1s时间位 移物体从打点记时器打出的纸带得到如下表数据：几位同学的实验数据:车m=186.7g（固定）数据F（N）a（m/s2）10.050.26820.0830.43530.1150.61640.180.964表一：探究力与加速度的关系（数据）0 0.05 0.1 0.15 0.201.4 1.21.00.80.60.4 0.2 a F(N)结论：由大量的实验表明：对于质量相等的物体来说，物体的加速度跟作用在它上面的力成正比。用数学式子表示就是：或者：2121FFaaFa 加速度和质量的关系：如右图：小车的质量都为500克，砝码的质量为100克。小盘的质量可以忽略,让

4、小车在绳子的恒定拉力下做初速度为零的匀加速运动。由图可知两小车受到的拉力相等，甲小车的质量M甲=600g ,乙小车的质量 M乙=1000g。由S=1/2 at2，我们可以求出加速度a，a甲=5m/s2 ,a乙=3m/s2。（甲）（300克）（600克）（乙）（300克）（1000克）13.5cm6.0cm1.5cm小车乙22.5cm5.0cm2.5cm小车甲0.3s0.2s0.1s时间位 移物体从打点记时器打出的纸带得到如下表数据：表二：几位同学的实验数据:F=0.05N（固定）数据m(g)1/ma（m/s2）1186.70.00540.2682236.70.00420.2113286.70.

5、00350.1744336.70.0030.149探究物体加速度与质量的关系（数据）0 100 200 300 4000.35 0.300.250.200.150.10 0.05 m/g0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.0050.35 0.300.250.200.150.10 0.05 1/m结论：由大量的实验表明：在相同的力的作用下，物体的加速度跟质量成反比。用数学式子表示就是：或者：1221mmaama1一、牛顿第二定律、内容：物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。这就是牛顿第二定律。加速度和力都是矢量，它们都是有方向的。牛顿第二定律不但确定了加速度和力的大

6、小之间的关系，还确定了它们的方向之间的关系：加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。2、数学表达式：或者：mFa 或maF kmaF 前面两式子可以改写成等式F=ma。式子的k是比例常数。如果公式中的物理量选择合适的单位，可以使k=1，从而使公式简化。我们知道，在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的：使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力，叫做1牛顿。即：1牛=1千克 米/秒2 可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成：F=ma这就是牛顿第二定律的公式。前面讲的的是物体受一个力作用的情况。物体受几个力作用时，牛顿第二定律也

7、是正确的，不过这时F代表所受外力的合力。牛顿第二定律的更一般表述是：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。写成公式就是：从牛顿第二定律的公式我们可以看出：合外力恒定不变时，加速度恒定不变，物体就做匀变速运动；合外力随着时间的改变，加速度也随着时间的改变；合外力为零时，加速度为零，物体就处于静止状态或做匀速直线运动。F合=ma.3 3、理解：、理解：1 1）同体性同体性：F、m、a 是对于同一个物体是对于同一个物体 而言的。而言的。2 2）瞬时性瞬时性：a a与与F合合是瞬时对应关系是瞬时对应关系同时产生同时产生同时消失同时消失同时变化同时变化

8、a、F合合4 4）矢量性矢量性：a、F合合都是矢量都是矢量注意：注意：a的方向与的方向与F F合合方向方向一定一定相同相同v的方向与的方向与F F合合方向方向不一定不一定相同相同若若v v、F F合合的方向相同，物体做加速运动的方向相同，物体做加速运动若若v v、F F合合的方向相反，物体做减速运动的方向相反，物体做减速运动前面第一章我们已学过：前面第一章我们已学过：a a、v v同向，加速；同向，加速；a a、v v反向，减速反向，减速a a的方向与的方向与F F合合方向方向一定一定相同相同所以，我们可得出这样的结论：所以，我们可得出这样的结论：随堂练习：随堂练习：1.从牛顿第二定律公式从牛

9、顿第二定律公式m=F/a可得，对某一物体可得，对某一物体来说，它的质量来说，它的质量 （）A.与外力成正比与外力成正比 B.与合外力成正比与合外力成正比 C.与加速度成反比与加速度成反比 D.与合外力以及加速度都无关与合外力以及加速度都无关D 2.当作用在物体上的合外力不等于零时当作用在物体上的合外力不等于零时 （）A.物体的速度将一定越来越大物体的速度将一定越来越大 B.物体的速度将一定越来越小物体的速度将一定越来越小 C.物体的速度将有可能不变物体的速度将有可能不变 D.物体的速度将一定改变物体的速度将一定改变D随堂练习：随堂练习：下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A A同一物体所

10、受合外力越大，加速度越大。同一物体所受合外力越大，加速度越大。B B同一物体所受合外力越大，速度越大。同一物体所受合外力越大，速度越大。C C物体的加速度大小不变，一定受恒力作用。物体的加速度大小不变，一定受恒力作用。随堂练习：随堂练习：A巩固练习：（1）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却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？（答案）（答案）（答案）（2）下面的哪些说法不对？为什么？A.物体所受的和外力越大，加速度越大。B.物体所受的和外力越大，速度越大。C.物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小。物体的速度逐渐减小。D

11、.物体的加速度不变一定受恒力的作用。（答案）（答案）（答案）（1）答：没有矛盾，由于公式F=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以是物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍然静止，说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。G=mgFN（2）答：B、C、D说法不对。根据牛顿第二定律，物体受的合外力决定了物体的加速度，而加速度大小与速度大小无关。所以，B错误，物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一至。当合外力减小但方向不变时，加速度减小但方向也不变，所以物体仍然做加速运动，速度增加。C错误。加速度是矢量，其方向与合外力方向一致。加速度大小不变，若方向发生改变时

12、，合外力方向也必然变化。D错误。例：质量为8103千克的汽车，在水平的公路上沿直线行驶，汽车的牵引力为1.45104牛，所受阻力为2.5 103牛求：汽车前进时的加速度解题步骤：研究对象：汽车.受力分析建立坐标系由F合ma列方程解得：a.解:对 ,受力分析如图.建立如图所示坐标系.由牛顿第二定律得:解得:解题格式：F-f=maNGFf汽车a=1.5 m/s2 例：质量为8103千克的汽车，在水平的公路上沿直线行驶，汽车的牵引力为1.45104牛，所受阻力为2.5 103牛求：汽车前进时的加速度 如图所示，质量为如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦因数为的物体与水平地面的动摩擦因数为=

13、0.20。现对它施加一向右与水平方向成。现对它施加一向右与水平方向成37、大小为、大小为20N的的拉力拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。）37F解：对物体受力分析解：对物体受力分析mgNfFxFyyx所以所以 F合=Fx合又又 f=N代入数据联立得代入数据联立得a=2.6m/s2x方向：方向：Fx合=Fxfy方向方向：Fy合=Fy+N mg =01确定研究对象确定研究对象2分析物体的受力情况和运动分析物体的受力情况和运动情情 况，画出研究对象的受力分况，画出研究对象的受力分析图析图3求出合力注意用国际单位制统求出合力注意用国际

14、单位制统一各个物理量的单位一各个物理量的单位4根据牛顿运动定律和运动根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解学规律建立方程并求解v【例4】如图所示，沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37，小球和车厢相对静止，球的质量为1 kg。v（g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8）v（1）求车厢运动的加速度。v（2）求悬线对球的拉力。某质量为某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达的汽车在平直路面试车，当达到到100km/h的速度时关闭发动机，经过的速度时关闭发动机，经过70s停下来。停下来。停下来后汽车又重新起步加速，设加速时牵引力为停下来后汽车又重新起步加速，设加速时牵引力为2000N，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。求：求：(1)汽车受到的阻力的大小汽车受到的阻力的大小(2)汽车重新起步的加速度为多大？汽车重新起步的加速度为多大？