2012高中物理 4.3牛頓第二定律課件 新人教版必修1

1、3．牛頓第二定律,一、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成______．跟物體的質(zhì)量成______．加速度的方向跟作用力的方向______．,2．關(guān)系式：F＝_____.式中F為物體所受的_____，k是__________．二、力的單位1．在國際單位制中力的單位是_____，符號為N.它是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N，即1 N＝1_______.

2、2．比例系數(shù)k的意義(1)在F＝kma中，k的取值與所選單位制有關(guān)．(2)在國際單位制中k＝1，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：________，式中F、m、a的單位分別為___、____、______.,一、牛頓第一定律與牛頓第二定律的關(guān)系牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)．牛頓第一定律指出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，從而完善了力的內(nèi)涵；而牛頓第二定律則進(jìn)一步定量地給出了決定物體加速度的因素：在相同的外力作用下

3、，質(zhì)量越大的物體加速度越小，說明物體的質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變，質(zhì)量是慣性大小的量度．,【特別提醒】　牛頓第一定律不是牛頓第二定律中當(dāng)合外力為零的特定條件下的一種特殊情形．,二、對牛頓第二定律的進(jìn)一步理解1．因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，反之不對，沒有力也就沒有加速度．2．矢量性公式F＝ma是矢量式，任一時(shí)刻，a的方向均與F合方向相同，當(dāng)F合方向變化時(shí)，a的方向同時(shí)變化．3．瞬時(shí)性牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合

4、外力的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，a為某一時(shí)刻的加速度，F(xiàn)為該時(shí)刻物體所受的合外力．,4．同一性有兩層意思：一是指加速度a相對同一慣性系(一般指地球)，二是指F＝ma中F、m、a必須對應(yīng)同一物體或同一個(gè)系統(tǒng)．5．獨(dú)立性作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度在各個(gè)方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律，即：Fx＝max，F(xiàn)y＝may.,【特別提醒】　物體的加速度的方向與

5、物體所受的合外力是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，即a與合力F方向總是相同，但速度v的方向不一定與合外力的方向相同．,關(guān)于牛頓第二定律，下列說法正確的是(　　)A．公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取B．某一瞬間的加速度只決定于這一瞬間物體所受合外力，而與這之前或之后的受力無關(guān)C．公式F＝ma中，a實(shí)際上是作用于該物體上每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和D．物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力方向一致,解析：　F、m、a必須選取統(tǒng)一的國際單位，才可寫成

6、F＝ma的形式，否則比例系數(shù)k≠1，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓第二定律表述的是某一時(shí)刻合外力與加速度的對應(yīng)關(guān)系，它既表明F合、m、a三者數(shù)值上的對應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也表明合外力的方向與加速度的方向是一致的，即矢量對應(yīng)關(guān)系，而與速度方向不一定相同，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由力的獨(dú)立作用原理知，作用在物體上的每個(gè)力都將各自產(chǎn)生一個(gè)加速度，與其他力的作用無關(guān)，物體的加速度是每個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和，故選項(xiàng)C正確．答案：　BC,三、力、加速度和速

7、度、速度的變化量的關(guān)系,關(guān)于速度、加速度和合力之間的關(guān)系，下述說法正確的是(　　)A．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合力是恒定不變的B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合力三者總是在同一方向上C．物體受到的合力增大時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快D．物體所受合力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài),解析：　勻變速直線運(yùn)動(dòng)就是加速度恒定不變的直線運(yùn)動(dòng)，所以做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的合力是恒定不變的，選項(xiàng)A正確；做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的加

8、速度與合力的方向一定相同，但加速度與速度的方向就不一定相同了．加速度與速度的方向相同時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度與速度的方向相反時(shí)做勻減速運(yùn)動(dòng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體所受的合力增大時(shí)，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體所受合力為零時(shí)，加速度為零，但物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：　A,〔說一說〕質(zhì)量不同的物體，所受的重力不一樣，它們自由下落時(shí)加速度卻是一樣的，你怎樣解釋？,A．加速度越來越大

9、，速度越來越小B．加速度和速度都是先增大后減小C．速度是先增大后減小，加速度方向是先向下后向上D．速度是一直減小，加速度大小是先減小后增大,解析：　小球接觸彈簧時(shí)受兩個(gè)力作用：向下的重力和向上的彈力(其中重力為恒力)．向下壓縮過程可分為：兩個(gè)過程和一個(gè)臨界點(diǎn)．具體分析如下：過程一：,綜上所述：小球向下壓縮彈簧的過程中，F(xiàn)合的方向先向下后向上，大小先變小后變大；a的方向先向下后向上，大小先變小后變大；v的方向向下，大小先變大后變小

10、．答案：　C,解析：　物體從A到B的過程中，水平方向一直受到向左的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μmg，大小不變；還一直受到向右的彈簧的彈力，從某個(gè)值逐漸減小為0.開始時(shí)，彈力大于摩擦力，合力向右，物體向右加速，隨著彈力的減小，合力越來越?。坏紸、B間的某一位置時(shí)，彈力和摩擦力大小相等、方向相反，合力為0，速度達(dá)到最大；隨后，摩擦力大于彈力，合力增大但方向向左，合力方向與速度方向相反，物體開始做減速運(yùn)動(dòng)．所以，小物體由A到B的過程中，先做加速度減小

11、的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng)，正確選項(xiàng)為B、D.答案：　BD,答案：　(1)g(sin θ＋μcos θ)，方向沿斜面向下．(2)g(sin θ－μcos θ)，方向沿斜面向下,【反思總結(jié)】　應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及常用方法(1)一般步驟①確定研究對象．②進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出受力的示意圖．③建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知量，根據(jù)定律列方程．④統(tǒng)一已知量單位，代值求解．⑤檢查所得結(jié)果是否符合

12、實(shí)際，舍去不合理的解．,(2)常用方法①矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向．加速度的方向就是物體所受合外力的方向，反之，若知道加速度的方向也可應(yīng)用平行四邊形定則求物體所受的合力．,答案：　(1)7.5 m/s2　方向水平向右　車廂可能水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也可能水平向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)　(2)12.5 N,答案：　B,解析：　設(shè)兩物體質(zhì)量均為m，未加

13、F時(shí)，整體：kx1＝2mg①當(dāng)木塊A下移4 cm，撤去F的瞬間，對A、B整體有：kx2－2mg＝2ma②對A有FBA－mg＝ma③聯(lián)立①②③并代入數(shù)據(jù)a＝20 m/s2，得FBA＝1.5 N.答案：　C,常見的輕繩、輕桿、輕彈簧物理模型在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時(shí)加速度時(shí)， 經(jīng)常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些常見的力學(xué)模型．全面準(zhǔn)確地理解它們的特點(diǎn)，可幫助我們靈活正確地分析問題．一、這些模型的共同點(diǎn)是都是質(zhì)量可

14、忽略的理想化模型，都會發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，同一時(shí)刻內(nèi)部彈力處處相等且與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．,二、這些模型的不同點(diǎn)1．輕繩：只能產(chǎn)生拉力，且方向一定沿著繩子背離受力物體，不能承受壓力；認(rèn)為繩子不可伸長，即無論繩子所受拉力多大，長度不變(只要不被拉斷)；繩子的彈力可以發(fā)生突變——瞬時(shí)產(chǎn)生，瞬時(shí)改變、瞬時(shí)消失．2．輕桿：既能承受拉力，又能承受壓力，施力或受力方向不一定沿著桿；認(rèn)為桿既不可伸長、也不可縮短，桿的彈力也可以發(fā)生突變．,3．輕彈簧：既

15、能承受拉力，又能承受壓力，力的方向沿彈簧的軸線；受力后發(fā)生較大形變，彈簧的長度既可變長，又可變短，遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個(gè)過程，故彈簧的彈力不能突變，在極短時(shí)間內(nèi)可認(rèn)為彈力不變．4．橡皮繩：只能承受拉力，不能承受壓力；其長度只能變長，不能變短，同樣遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個(gè)過程，故橡皮繩的彈力同樣不能突變．,答案：　(1)aA＝aB＝g，方向豎直向下(2)aA＝2g，方向

16、豎直向上；aB＝g，方向豎直向下,答案：　CD,2．靜止在光滑水平地面上的物體，受到一個(gè)水平拉力，當(dāng)力剛開始作用的瞬間，正確的說法是(　　)A．物體同時(shí)獲得速度和加速度B．物體立即獲得加速度，但速度仍為零C．物體立即獲得速度，但加速度為零D．物體的速度和加速度均為零,解析：　由牛頓第二定律知：物體受到的合外力與加速度是瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，故物體立即獲得加速度，而速度變化量是加速度對時(shí)間的積累，剛獲得加速度瞬間，還沒有時(shí)間積累，所以速度

17、變化量為零，則物體速度為零，所以B正確．牛頓第二定律中物體受到的合外力與物體的加速度具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，即同存同失、同變化．答案：　B,答案：　C,解析：　豎直方向上，桿對小球的作用力的分力與重力平衡，即Fy＝mg，大小不變，水平方向上的分力Fx＝ma，大小逐漸增大．答案：　C,解析：　撤去恒力F后，物體在阻力作用下運(yùn)動(dòng)，由v－t圖象可知，1～3 s內(nèi)物體的加速度為3 m/s2，由牛頓第二定律Ff＝ma可知，阻力Ff＝3 N；由圖象可

18、知在0～1 s內(nèi)其加速度為6 m/s2，由牛頓第二定律F－Ff＝ma′，可求得F＝9 N，B、D正確．答案：　BD,6．水平面上有一質(zhì)量為1 kg的木塊，在水平向右、大小為5 N的力作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)．若木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2.(1)畫出木塊的受力示意圖；(2)求木塊運(yùn)動(dòng)的加速度；(3)求出木塊4 s內(nèi)的位移．(g取10 m/s2),答案：　(1)如圖所示　(2)3 m/s2　(3)24 m,練規(guī)范、練技能、練速