牛顿第二定律-课件.ppt
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- 牛顿第二定律 课件
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1、第第2 2讲讲 牛顿第二定律牛顿第二定律第第2 2课时课时 牛顿第二定律牛顿第二定律1.内容:物体的加速度跟它所受的合力成 ,跟物体的 质量成 ,加速度的方向与 相同.2.表达式:F合=ma3.物理意义:牛顿第二定律揭示了物体的 跟它 受的 及物体本身质量的关系.牛顿第二定律基础回顾正比反比合力的方向加速度合力牛顿第二定律基础回顾 4适用范围(1)只适用于_参考系(相对地面静止或_运动的参考系)(2)只适用于_物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况 牛顿第二定律惯性惯性匀速直线匀速直线宏观宏观 5牛顿第二定律的“五”性1.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理 解,
2、正确的是(多选)()A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成正比 B.由m=可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运 动的加速度成反比 C.由a=可知,m一定时物体的加速度与其所受合力成正 比,F一定时与其质量成反比 D.由m=可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和 它所受的合力而求出 解析 F=ma和m=都是计算式,合力F与m、a无关,质 量m由物体决定,与F、a无关,A、B错,D对.由牛顿第二定 律知,C对.即学即用aFaFaFmFCDmgTF合一质量为m的小球用轻绳悬挂在车顶,当小车在水平方向匀加速运动时,细绳与竖直方向的夹角为求小车的加速度?力是改变物
3、体运动状态的原因,而不是维持运动的原因由Fma知,加速度与力有直接关系,分析清楚了力,就知道了加速度,而速度与力没有直接关系 热点一力和运动的关系点评:解决牛顿第二定律的问题应紧紧抓住力与加速度的对应关系同时应关注加速度与速度之间无必然联系的特点一、合外力、加速度、速度的关系例1、(2010广东肇庆第一次统一检测)关于运动和力的关系,以下论点正确的是()A物体所受的合外力不为零时,其速度一定增加B物体运动的速度越大,它受到的合外力一定越大C一个物体受到的合外力越大,则该物体的速度变化一定越快D某时刻物体的速度为零,此时刻它受到的合外力一定为零C变式训练1、静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平
4、拉力,在力刚开始作用的瞬间,下列说法中正确的是()A物体静止,但立即获得加速度和速度B物体立即获得加速度,但速度仍为零C物体立即获得速度,但加速度仍为零D物体的速度和加速度均为零B解析:水平拉力即为物体受到的合外力,根据Fma,物体马上获得加速度,但物体速度的增加需要时间,故瞬间可认为速度不变,仍然处于速度为0状态,选B.例2、如图321所示,一轻质弹簧一端固定在墙上的O点,自由伸长到B点今用一小物体m把弹簧压缩到A点(m与弹簧不连接),然后释放,小物体能经B点运动到C点而静止小物体m与水平面间的动摩擦因数恒定,则下列说法中正确的是()多选A.物体从A到B速度越来越大B.物体从A到B速度先增加
5、后减小C.物体从A到B加速度越来越小D.物体从A到B加速度先减小后增加图321BD动态变化问题(变加速问题)BDfffffAFFFk xxFFF.maABDFFDBFFFFmax 如所示,物体受到四力的作用,在,大于,物体向右加速,由于,物体向右,、小,由 得,物体加速度小,在、之某位置,物体加速度零,此速度最大,物体到 的程中,合外力方向向左,故物体始做速,由,因小,故物体的解析:故加速度增加,弹弹弹弹弹弹弹图个点运动运动减减间个为时从过开减运动减选为继续二、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.分析物体受力情况已知物体运动情况运动学公式
6、求物体加速度F=ma2.牛顿第二定律的两类基本问题牛顿第二定律的两类基本问题1、已知受力情况求运动情况。、已知受力情况求运动情况。2、已知运动情况求受力情况。、已知运动情况求受力情况。受力受力情况情况受力受力分析,画受力图分析,画受力图处理受力图,求合力处理受力图,求合力aF=ma运动情况(运动情况(s v t a)s v t a)运动学规律初始条件 解题思路:解题思路:asvvattvsatvvtt221202200二、瞬时加速度的求解例3、如图323所示,小球用水平弹簧系住,并以倾角为30的光滑板AB托着,当板AB突然向下撤离的瞬间,球的加速度是多大?若改用水平细绳系住,在板AB突然向下撤
7、离瞬间小球加速度又是多大?图323解析:当物体用质量不计的轻弹簧连接时,在变化的瞬时,可以认为形变还来不及恢复,则认为弹力没变,而当物体是用质量不计的轻绳连接时,绳则被认为是弹性极好的弹性体,其形变的恢复不需要时间小球用弹簧连接并处于平衡状态时,其受力分析如图,当板被撤去时支持力N为零,但弹簧的形变没变,其弹力依旧,故T、mg的合力F为mg/cos30,由此产生的加速度为 cos3a g/gg.;gNg 2 32 3033,小球用接并于平衡,板撤去,的消失,的答案力也瞬改零,小球接出的可,小球向下做半,其加速度方向向下,大小:绳连处状态时时随着绳弹时变为从着现运动状态见圆运动为点评:注意理想绳
8、连接与弹簧连接模型的区别3 2 4ABsinCDsin328 mAOAOAOmgFcosFmga g 00如所示,量的小球被水平和与直方向成 角的簧系于止,用火,在的瞬,下列法正确的是()簧的拉力 簧的拉力 小球的加速度零小球的加速式、(茂名度 二模)图质为绳竖轻弹着处静状态现将绳烧断绳烧断间说弹弹为变训练图324A解析:烧断OA之前,小球受3个力,如图所示,烧断细绳的瞬间,绳子的张力没有了,但由于轻弹簧的形变的恢复需要时间,故弹簧的弹力不变,A正确 如图312所示,两个质量相同的小球A和B,甲图中两球用不可伸长的细绳连接,然后用细绳悬挂起来,若剪断悬挂线OA的瞬间,A球和B球的加速度分别是多
9、少?乙图中两球间用轻弹簧连接,也用细绳悬挂起来,剪断细绳瞬间,A球与B球的加速度又分别是多少?答案答案甲:甲:aAaBg;乙:;乙:aA2g,aB0先分析平衡时的受力,然后分析先分析平衡时的受力,然后分析变化后的受力,两者进行对比变化后的受力,两者进行对比。1.如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的 质量可忽略不计.当悬线被烧断的瞬间,甲、乙 的加速度数值应为 ()A.甲是0,乙是g B.甲是g,乙是g C.甲是0,乙是0D.甲是 ,乙是g 即学即用2gB B三、牛顿第二定律的矢量性例4、如图325所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,质量为m的物块A叠放在物体B上,物体B的上表面水平
10、当A随B一起沿斜面下滑时,A、B保持相对静止求B对A的支持力和摩擦力解析:当A随B一起沿斜面下滑时,物体A受到竖直向下的重力mg、B对A竖直向上的支持力FN和水平向左的摩擦力Ff的作用而随B一起做加速运动设B的质量为M,以A、B为整体,根据牛顿第二定律有(mM)gsin(mM)a,得agsin.将加速度沿水平方向和竖直方向进行分解,如下图所示则axacosgsincosayasingsin2所以Ffmaxmgsincos由mgFNmaymgsin2得FNmgcos2 如图所示,底板光滑的小车放在水平地面上,其上放有两个完全相同且量程均为20 N的弹簧秤,甲、乙系住一个质量为1 kg的物块.当小
11、车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10 N.则当小车做匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8 N,这时小车运动的加速度大小是()A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2B变式训练4、(2010浙江宁波联考)如图326所示,用绳1和绳2拴住一个小球,绳1与水平面有一夹角,绳2是水平的,整个装置处于静止状态当小车从静止开始向右做加速运动时,小球相对于小车仍保持静止,则绳1的拉力F1、绳2的拉力F2与小车静止时相比()AF1变大,F2不变 BF1不变,F2变小CF1变大,F2变小 DF1变大,F2变大B解析:小球受力分析如图所示,小车静止时,F1sinmg,F1co
12、sF2向右加速时,F1sinmg,F1cosF2ma所以B正确二、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.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.牛顿第二定律的两类基本问题牛顿第二定律的两类基本问题1、已知受力情况求运动情况。、已知受力情况求运动情况。2、已知运动情况求受力情况。、已知运动情况求受力情况。受力受力情况情况受力受力分析,画受力图分析,画受力图处理受力图,求合力处理受力图,求合力aF=ma运动情况(运动情况(s v t a)s v t a)运动学规律初始条件 解题思路:解题思路:asvvattvsatvv
13、tt221202200牛顿运动定律的变形式:之一:动能定理V22-V122as F=ma得:FS=-222vm212vm之二:动量定理Ft=mv2-mv1 京沪高速公路3月7日清晨,因雨雾天气导致一辆轿车和 另一辆出现故障熄火停下来的卡车相撞.已知轿车刹车 时产生的最大阻力为重力的0.8倍,当时的能见度(观察 者与能看见的最远目标间的距离)约37 m,交通部门规定 此种天气状况下轿车的最大行车速度为60 km/h.设轿车 司机的反应时间为0.6 s,请你通过计算说明轿车有没有 违反规定超速行驶?(g取10 m/s2)解析 设轿车行驶的速度为v,从轿车司机看到卡车到开 始刹车,轿车行驶的距离为:
14、s1=vt1 由牛顿第二定律得:f=kmg=0.8mg=ma已知受力求运动情况 解得轿车刹车的加速度为:a=0.8g=8 m/s2 从开始刹车到轿车停止运动轿车行驶的距离为:s2=轿车行驶的总距离为:s=s1+s2 若两车恰好相撞,则有:s=37 m 解得:v=20 m/s=72 km/h60 km/h 可知当时轿车的速度至少是72 km/h,是超速行驶.答案 轿车车速至少72 km/h是超速行驶a22v 2一质量为1kg的木块以12m/s的速度从底端沿斜面上滑,斜面的倾角为370,(1)若木块与斜面间没有摩擦,求木块滑到最高点的时间以及底端到最高点的距离。(2)若木块与斜面间的动摩擦因数为0
15、.5,则木块滑到最高点的时间为多少?(g=10m/s2)p 46 例2【方法归纳】1.加速度是联系力与运动的桥梁,这类问题的分析思路是:2.由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是:(1)确定研究对象,分析物体的运动轨迹和性质 (2)对研究对象进行受力分析,并画出物体受力图.根据 力的合成或正交分解求出合力(大小、方向)(物体受二个以上的力作用时一般用正交分解法).(3)根据牛顿第二定律列方程,并解出物体的加速度.(4)结合题中物体运动的初始条件,选择运动学公式求出所需的运动学物理量.受力情况牛顿第二定律加速度运动学公式运动情况【原型题原型题】传送带两轮传送带两轮C、D之间的距离为之间的距离为L
16、=9m,皮,皮带的速度恒为带的速度恒为v=2m/s,方向如图,现有一质量,方向如图,现有一质量m=1kg的小滑块的小滑块A,从从C端轻轻地放上,滑块与皮带之间的滑端轻轻地放上,滑块与皮带之间的滑动摩擦因数为动摩擦因数为=0.2。(g=10m/s2)试问:试问:CDAv(1)将)将A由由C传送到传送到D处所需时间?处所需时间?(2)若提高传送速度,则可以缩短传送时间。若要将)若提高传送速度,则可以缩短传送时间。若要将 A物物在最短时间内传送到在最短时间内传送到D点,则传送带的速度应点,则传送带的速度应 满足什么条件?满足什么条件?传送带的角色扮演传送带的角色扮演施力物体施力物体作业:传送带问题作
17、业:传送带问题【同类变式同类变式I I】两轮两轮CD之间的距离为之间的距离为L=9m,=37,皮带的速度恒为皮带的速度恒为v=2m/s,方向如图,现有一质量,方向如图,现有一质量m=1kg的小滑块的小滑块A,从从C端轻轻地放上,滑块与皮带之间的滑端轻轻地放上,滑块与皮带之间的滑动摩擦因数为动摩擦因数为=0.8。(g=10m/s2)CDAv试问:试问:(1)是否能够将)是否能够将A上传?上传?(2)将)将A由由C传送到传送到D处所需时间?处所需时间?(3)若提高传送速度,则可以缩短)若提高传送速度,则可以缩短传送时间。若要将传送时间。若要将A物物在最短时间内在最短时间内传送到传送到D点,则传送带
18、的速度应满足点,则传送带的速度应满足什么条件?什么条件?传送带的角色扮演传送带的角色扮演施力物体施力物体传送带问题传送带问题 3.质量为质量为m4 kg的小物块在一个平行于斜面的拉力的小物块在一个平行于斜面的拉力F40N的作用下,从静止开始沿斜面向上滑动,如图的作用下,从静止开始沿斜面向上滑动,如图8所示。已知斜面的倾角所示。已知斜面的倾角37,物块与斜面间的动摩物块与斜面间的动摩擦因数擦因数0.2,斜面足够长,力斜面足够长,力F作用作用5s后立即撤去,后立即撤去,求:求:(1)前)前5 s内物块的位移大小及物块在内物块的位移大小及物块在5 s末的速率;末的速率;(2)撤去外力)撤去外力F后后
19、4 s末物块的速度。末物块的速度。8 G 8 NfX建立直角坐标系建立直角坐标系Y(2009资阳模拟)我国“神舟”5号飞船 于2003年10月15日在酒泉航天发射场由长 征2F运载火箭成功发射升空,若长征 2F运载火箭和飞船起飞时的总质量为1.0 105 kg,火箭起飞时推动力为3.0106 N,运载火箭发射塔高160 m(g取10 m/s2).求:(1)假如运载火箭起飞时推动力不变,忽略空气阻力和火 箭质量的变化,运载火箭经多长时间飞离发射塔?(2)这段时间内飞船中质量为65 kg的宇航员对座椅的压 力多大?由运动求受力情况 解析 (1)以运载火箭和飞船整体为研究对象,根据牛顿 第二定律得F
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