2012高中物理課件 6.2.2牛頓第二定律及應(yīng)用課件 魯科版必修1

1、第2課時　牛頓第二定律及應(yīng)用,二、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小與所受合外力的大小成_____，與物體的質(zhì)量成_____，加速度方向與合外力方向_____．2．公式表示：F＝kma在國際上，質(zhì)量的單位用kg，加速度單位用_____，且規(guī)定質(zhì)量為1 kg的物體獲得1 m/s2的加速度所需的力為_____，這樣表達(dá)式中的k就等于1，牛頓第二定律表達(dá)式可簡化為：F＝____.,3．意義(1)確定了加速度、力、質(zhì)量間的

2、_____關(guān)系．(2)確定了加速度與合外力這兩個矢量間的_____關(guān)系，即加速度方向與引起這個加速度的合外力的方向_____．三、力學(xué)單位制1．國際單位制：由__________和__________組成．2．力學(xué)中的基本單位：長度單位___，質(zhì)量單位____，時間單位 __.3．導(dǎo)出單位：力學(xué)中利用__________從三個基本單位推導(dǎo)出來的其他單位．,一、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)

3、系，著重解決了加速度的大小、方向和決定因素等問題．對于牛頓第二定律，應(yīng)從以下幾方面加深理解：1．因果性：只要物體所受合力不為0(無論合力多么小)，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因．力決定加速度，力與速度、速度的變化沒有直接的關(guān)系．,2．矢量性：F＝ma是一個矢量式，加速度與合外力都是矢量．物體的加速度的方向由它所受的合外力的方向決定，且總與合外力的方向相同(同向性)，而物體的速度方向與合外力的方向之間則并無這種關(guān)系．應(yīng)用時應(yīng)規(guī)

4、定正方向，凡是與正方向相同的力和加速度取正值，反之取負(fù)值，在一般情況下取加速度的方向為正方向．,3．瞬時性：牛頓第二定律反映的是力的瞬時效應(yīng)，所以牛頓第二定律表示的是力的瞬時作用規(guī)律．物體在某一時刻加速度的大小和方向是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向決定的．當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)＝ma對運動過程的每一瞬時成立．加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生(雖有因果關(guān)系，但卻不分先后)、同時

5、變化、同時消失．,二、合外力、加速度、速度的關(guān)系1．物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是F＝ma，只要有合外力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只要合外力為零，則加速度為零，與速度的大小無關(guān)．只有速度的變化率才與合外力有必然的聯(lián)系．2．合力與速度同向時，物體做加速運動，反之減速．3．力與運動關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即力→加速度→速度變化(運動狀態(tài)變化)，物體所受到的合外力決定了物體

6、加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度變化量的大小，加速度的大小與速度大小無必然的聯(lián)系．,物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時對應(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．,2.關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是(　　)A．做勻變速直線運動的物體，它所受合外力是恒定不變的B．做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C．物體受到的合外力增大時

7、，物體的運動速度一定加快D．物體所受合外力為零時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài),【解析】　勻變速直線運動就是加速度恒定不變的直線運動，所以做勻變速直線運動的物體的合外力是恒定不變的，選項A正確；做勻變速直線運動的物體，它的加速度與合外力的方向一定相同，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做勻加速運動，加速度與速度的方向相反時做勻減速運動，選項B錯誤；物體所受的合外力增大時，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，選項C錯誤；

8、物體所受合外力為零時，加速度為零，但物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于勻速運動狀態(tài)，選項D錯誤．【答案】　A,三、由物體的受力情況確定物體的運動情況1．基本思路已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學(xué)公式就可以確定物體的運動情況．2．對物體進(jìn)行受力分析的依據(jù)(1)每分析一個力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力．不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運動方向上受到一種力的作用．

9、,(2)不要把某個力和它的分力同時作為物體所受的力，也不要把某幾個力與它們的合力同時作為物體受到的力，應(yīng)只保留物體實際受到的力．(3)要養(yǎng)成先畫非接觸力(如重力)再畫接觸力(如彈力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣．(4)畫受力示意圖時，只畫物體受的力，不要畫研究對象對其他物體施加的力．(5)有時要結(jié)合物體的運動狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行受力分析．(6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換研究對象，分析物體受力，可以化難為易

10、，即需研究“甲對乙的力”，可先研究“乙對甲的力”．,【答案】　(1)5 m/s2　(2)4 m/s2　8 m,3．無論是哪種情況，解決問題的關(guān)鍵是對物體正確地受力分析和運動過程分析，要善于畫圖分析物體的受力情況和運動過程．不論哪類問題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運動和力的橋梁這一樞紐，通過加速度把運動情況和受力情況聯(lián)系起來，解題思路可表示為：,4.質(zhì)量為0.2 kg的物體從36 m高處由靜止下落，落地時速度為24 m/s，則物體在下落過程

11、中所受的平均阻力是多少？(g取10 m/s2),【答案】　0.4 N,【答案】　小球向下壓彈簧至壓縮到最短的過程中，F(xiàn)合方向先向下后向上，大小先變小后變大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向始終向下，大小先變大后變小．,物體的加速度由合力決定，物體的速度大小變化則由加速度的方向與速度的方向關(guān)系決定．,【解析】　對小球進(jìn)行受力分析知：小球水平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左

12、．故小車可能向右做加速運動，也可能向左做減速運動，故A、D正確．【答案】　AD,【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動，也可能水平向左做勻減速直線運動　(2)12.5 N,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)行受力分析和運動狀態(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

13、結(jié)果是否符合實際，舍去不合理的解．,【答案】　D,【思路點撥】　牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，求瞬時加速度時，當(dāng)物體受到的某個力發(fā)生變化時，可能還隱含著其他力也發(fā)生變化，像彈簧、橡皮繩等提供彈力時，由于形變量較大，彈力不會瞬間改變，而細(xì)繩、鋼絲、輕桿則不同，由于形變量太小，所提供的彈力會在瞬間改變．,【答案】　3g方向豎直向下　0,在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時加速度時，經(jīng)常會遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些常見

14、的力學(xué)模型．全面準(zhǔn)確地理解它們的特點，可幫助我們靈活正確地分析問題．(1)這些模型的共同點：都是質(zhì)量可忽略的理想化模型，都會發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，同一時刻內(nèi)部彈力處處相等且與運動狀態(tài)無關(guān)．,(2)這些模型的不同點：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——瞬時產(chǎn)生，瞬時改變，瞬時消失．②輕桿：既能承受拉力，又可承受

15、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：既能承受拉力，也可承受壓力，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過程，故彈簧的彈力不能突變，在極短時間內(nèi)可認(rèn)為彈力不變．④橡皮條：只能受拉力，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過程

16、，故橡皮條的彈力同樣不能突變．,【答案】　130.72 m　17.2 s,(1)用牛頓第二定律解題時求物體所受合力的方法：①合成法若物體只受到兩個力作用而產(chǎn)生加速度時，應(yīng)用力的合成法較簡單，注意合外力方向就是加速度方向．②正交分解法當(dāng)物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時，常用正交分解法解題，多數(shù)情況下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，此時有Fx＝ma，F(xiàn)y＝0，特殊情況下分解加速度比分解力更簡單．,4－1：一輛質(zhì)量

17、為1.0×103 kg的小汽車正以10 m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5 m的距離內(nèi)勻減速地停下來，求所需的阻力．,【答案】　4.0×103 N，方向跟速度方向相反,【錯解辨析】　錯解1和錯解2錯誤的本質(zhì)都在于認(rèn)為桿的彈力一定沿桿的方向．,1．測量國際單位制中規(guī)定的三個力學(xué)基本物理量分別可用的儀器是(　　)A．米尺、彈簧測力計、秒表 B．米尺、測力計、打點計時器C．量筒、天平、秒表 D．米尺、天平、秒

18、表,【解析】　國際單位制中規(guī)定的三個力學(xué)基本量分別為：長度、質(zhì)量和時間，依次分別用：米尺、天平和秒表進(jìn)行測量，故D正確．【答案】　D,【解析】　牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個量，可求第三個量．但物體的質(zhì)量是由物體本身決定的，與受力無關(guān)，作用在物體上的合力，是由和它相互作用的物體作用產(chǎn)生的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)．故排除A、B，選C、D.【答案】　CD,【解析】　物體受重力、支持力與水平拉力F三