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第一单元第一单元 牛顿运动规律牛顿运动规律第第2课时课时 牛顿第二定律牛顿第二定律 单位制单位制 必修1 第三章力与运动第1页第2页基础回忆基础回忆考点一 牛顿第二定律1牛顿第二定律内容：物体加速度跟物体所受外力合力成_，跟物体质量成_，加速度方向跟合外力方向_2牛顿第二定律数学表达式F合_.3物理意义：牛顿第二定律揭示了物体_跟物体_及物体自身质量关系4牛顿定律合用范围：只合用于研究惯性系中运动与力关系，不能用于非惯性系；只合用于处理_物体_运动问题，不能用来处理_物体_运动问题第3页答案：1正比反比相似2ma3加速度所受力4宏观低速微观高速第4页要点深化要点深化1牛顿第二定律几种性质(1)因果统一性：引起物体运动状态变化外因是物体受到合外力，这里强调三个字：“受、合、外”，即物体受力是合力并且是外力；物体加速度是合外力对物体所产生效果，即加速度是成果，合外力是原因；物体质量是决定其加速度内因，质量越大，惯性越大，运动状态变化越困难(2)瞬时性：牛顿第二定律对运动物体在运动过程中任何一种时刻都成立当合外力大小和方向发生变化时，物体加速度大小和方向也同步发生对应变化若合外力为零，加速度也立即为零；第5页合外力为恒力，物体就做匀变速运动加速度时刻伴随合外力变化而变化，加速度变化不需要时间积累(3)矢量性：牛顿第二定律是矢量表达式，加速度是矢量，其方向一直与物体受到合外力方向一致，与速度方向没有直接关系，加速度方向与速度变化方向相似，但由合外力方向决定(4)独立性：假如几种力同步作用于一种物体，则物体所产生加速度等于每个力单独作用时产生加速度矢量和；假如将一种力分解成几种不一样样方向分力，则每个分力使物体产生加速度等于实际加速度在各个分力方向上加速度分量第6页例如，常常把在斜面上做变速运动物体所受合外力分解为平行斜面方向与垂直于斜面方向上，再在这两个方向上分别应用牛顿第二定律列方程，其效果与求一加速度时相称，且求解更为简便2对Fma阐明(1)牛顿第二定律公式可写成Fma或a ，但前者较易操作，由于能把物体所受力集中处理好注意列式时等号右边只列ma，不要夹杂着某个作用力在加或减(2)由Fma可知，只要作用在物体上合外力不为零，物体就产生加速度，速度就要变化，但物体产生加速度与本来速度无关(3)当a0时，F0.故力平衡问题是牛顿第二定律特例，并不是牛顿第一定律特例第7页基础回忆基础回忆考点二 力学单位制在力学中，选用_、_、_三个最基本物理量单位作为基本单位(对应单位是_、_、_)，选定基本单位后，由物理公式推导出单位叫_，基本单位和导出单位一起构成_1基本单位：所选定_物理量单位2导出单位：根据物理_中其他物理量和基本物理量关系，推导出物理量单位3力国际单位是_(简称_，符号_)第8页答案：长度质量时间米公斤秒导出单位物理单位制1基本 2公式 3牛顿牛N第9页要点深化要点深化1国际单位制(1)从主线上说，所有物理量都是由基本物理量构成在力学范围内，所有力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物理量构成，因此基本物理量单位选定也就决定了其他导出物理量单位国际单位制：1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用、包括一切计量领域单位制，叫做国际单位制，其法文简称为SI.(2)如下是国际单位制中七个基本物理量和对应国际单位制中基本单位.第10页物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克(千克)kg时间t秒s电流I安(安培)A热力学温度T开(开尔文)K发光强度l(lv)坎(坎德拉)cd物质量n(V)摩(摩尔)mol第11页(3)物理公式不仅决定了物理量之间关系，也决定了物理量单位间关系，推导物理量单位要借助物理公式，根据单位与否对旳可以判断物理公式与否对旳2力国际单位力国际单位是牛顿(简称牛，符号N)牛顿(N)为导出单位，“1 N”物理意义是：使质量为1 kg物体产生1 m/s2加速度作用力为1 N，即1 N1 kgm/s2.第12页第13页题型一 已知受力状况求运动状况根据牛顿第二定律，已知物体受力状况，可以求出物体运动加速度；再根据物体初始条件(初位置和初速度)，应用运动学公式，求出物体运动状况，即求出物体在任意时刻速度、位置，也就是求出了物体运动状况可用程序图表达如下：第14页 风洞试验室中可产生水平向左、大小可调整风力现将一套有一小球细直杆放入风洞试验室小球孔径略不小于细杆直径，小球与杆间滑动摩擦因数0.5，如下图所示保持小球所受风力F0.5mg不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止开始在细杆上滑下距离2.4m所需时间为多少？(g取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)第15页解析：设杆对小球支持力为FN，摩擦力为Ff，对这些力进行正交分解，如图所示在x轴上，由牛顿第二定律，有：mgsin Fcos Ffma在y轴上，由平衡条件，有：FNFsin mgcos 0又FfFN解上述三式得：a7.5 m/s2 又由运动学公式sat2，由以上各式解得小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为t0.8 s 答案：0.8 s第16页题型训练题型训练1如图所示，质量m4.0 kg物体与地面间动摩擦因数为0.50.物体在与地面成37恒力F54.5 N作用下，由静止开始运动，t10.20 s撤去F，则再通过多长时间物体停下来？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)第17页解析：物体受到恒力F作用时受力如右图所示，设物体此时加速度为a1，对这些力进行正交分解，根据牛顿运动定律有：NFsin mg0 Fcos fma1又由于fN 联立解得：a110 m/s2由vat，得va1t12.0 m/s第18页撤去F后物体受力如右图所示，设物体此时加速度为a2，物体停下来通过时间为t2，根据牛顿运动定律有：fma2Nmg0又由于fN联立解得：a25.0 m/s2由0vat，得t2 0.4 s.答案：0.4 s第19页题型二 已知运动状况求受力状况根据物体运动状况，应用运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求出物体所受合外力，从而求出未知力，或与力有关某些物理量如：动摩擦因数、劲度系数等可用程序图表达如下：第20页 如图所示，电梯与水平面夹角为30，电梯从初速度为零开始加速启动，当速度抵达1 m/s时，一种质量为50 kg人踏上第一级(不计这一级宽度)，然后跟电梯一起加速向上运动，抵达电梯终点时已通过4 s，电梯终点离地面高度为10 m求这个过程中人对梯面压力和人与梯面间静摩擦力(g10 m/s2)第21页解析：以人为研究对象，人运动初速度为v01 m/s，位移为sh/sin 3020 m，时间为t4 s.根据运动学公式：sv0t at2代入数据解得：a2 m/s2对人进行受力分析，人受重力mg、竖直向上支持力FN、水平向右静摩擦力F(摩擦力方向一定与接触面平行)，为了便于研究，取水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系(如左下图)此时只需分解加速度，其中axacos 30，ayasin 30(如右下图)第22页根据牛顿第二定律有X方向：Fmaxmacos 30Y方向：FNmgmaymasin 30由式解得：F87 N 由式解得：FN550 N第23页根据牛顿第三定律可知，人对梯面压力等于550 N，方向竖直向下而人与梯面间静摩擦力等于87 N，方向水平向右答案：人对梯面压力等于550 N，方向竖直向下；人与梯面间静摩擦力等于87 N，方向水平向右第24页题型训练题型训练2用一根绳子提一只质量为50.0 kg桶假定当绳子张力等于或不不小于525 N时，这根绳子不会断裂已知开始时这只桶是静止，被提至3.0 m时它运动速度是3.0 m/s.假如加速度固定不变，那么这根绳子与否有断裂危险？解析：作出示意图，分析作用在桶上力；建立一种坐标系，假定坐标轴正方向向上；作出包括v和a运动图，如下图所示根据运动学公式：v22as 代入数据解得a1.5 m/s2根据牛顿第二定律有：FTmgma代入数据解得：FT570 N第25页根据牛顿第三定律可知桶作用于绳子上力也等于570 N，因此超过了绳子所能承受最大张力，因此这根绳子有断裂危险答案：这根绳子有断裂危险第26页题型三 牛顿运动定律在传送带问题中应用传送带在自动输送多种粮食起很大作用，如图所示而该模型可分为如下三类：(1)水平传送带当传送带水平运动时，应尤其注意摩擦力突变和物体运动状态变化摩擦力突变，常常导致物体受力状况和运动性质突变静摩擦力抵达最大值，是物体恰好保持相对静止临界状态；滑动摩擦力存在于发生相对运动物体之间，因此两物体速度抵达相似时，滑动摩擦力要发生突变(摩擦力为零或为静摩擦力)(2)倾斜传送带第27页当传送带倾斜运动时，除了要注意摩擦力突变和物体运动状态变化外，还要注意物体与传送带之间动摩擦因数和传送带倾斜角度关系，从而对旳判断物体速度和传送带速度相等时物体运动性质(3)组合传送带组合传送带是水平传送带和倾斜传送带连接在一起传送物体第28页 如图所示，传送带与地面倾角37，从A到B长度为16 m，传送带以v010 m/s速度逆时针转动在传送带上端无初速放一种质量为m0.5 kg物体，它与传送带之间动摩擦因数0.5，求物体从A运动到B所需时间是多少？(sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)第29页解析：物体放在传送带上后，开始阶段，传送带速度不小于物体速度，传送带给物体一沿斜面向下滑动摩擦力，物体由静止开始加速下滑，受力分析如图(a)所示；当物体加速至与传送带速度相等时，由于tan，物体在重力作用下将继续加速，此后物体速度不小于传送带速度，传送带给物体沿传送带向上滑动摩擦力，但合力沿传送带向下，物体继续加速下滑，受力分析如图(b)所示综上可知，滑动摩擦力方向在获得共同速度瞬间发生了“突变”第30页开始阶段由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma1因此：a1gsin gcos 10 m/s2物体加速至与传送带速度相等时需要时间t1v/a11 s发生位移：s a1t125 m16 m物体加速到10 m/s 时仍未抵达B点第二阶段，有：mgsin mgcos ma2 因此：a22 m/s2设第二阶段物体滑动到B 时间为t2 则：第31页LABsvt2 a2t22解得：t21 s，t211 s(舍去)故物体经历总时间tt1t 2 2 s.答案：2 s点评：从上述例题可以总结出，皮带传送物体所受摩擦力也许发生突变，不管是其大小突变，还是其方向突变，都发生在物体速度与传送带速度相等时刻第32页 题型训练题型训练3如图所示为一平直传送带，A、B两处间距离为L，传送带运动速度恒为v.有一工件轻轻从A处放上传送带，已知工件与传送带间动摩擦因数为和当地重力加速度为g，且认为传送带形状及速率不受影响求传送带将该工件由A处送到B处也许时间间隔t及对应条件(即题中给出量之间应满足关系)第33页解析：该工件放上传送带，受到水平向右摩擦力fmg；由牛顿第二定律，可得：af/mg；该工件加速到v所需时间：tv/av/g；此过程中，工件运动位移：x at2v2/2g若v2/2gL，则工件一直匀加速直到B，可得：at2L，得t 若v2/2gL，则工件先匀加速至速度v后做匀速运动直到B，故tt .答案：若v2/2gL，则t ；若v2/2gL，则t .第34页第35页警示 不能明确研究对象而出错 如图甲所示表达了举重运动“抓举”技术动作：提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个环节其中几种状态现只研究从发力到支撑这个过程，杠铃被举起实际高度h10.48 m已知运动员质量为M65 kg，所举杠铃质量m120 kg.运动员从发力到支撑历时t0.6 s为简便起见，可以认为在该过程中运动员作用于杠铃上竖直向上作用力与时间关系如图乙所示，在该过程中杠铃速度与时间关系如图丙所示(空气阻力不计，g取10 m/s2)，求出Ft图象中F0值第36页错解：以运动员作为研究对象，则运动过程看作是先向下做匀加速运动，再向上做匀加速运动由此阐明本题无解解析：前面一段话给同学诸多干扰，导致对象选择错误而不能做出对旳解答要以杠铃为研究对象，在该过程中它先向上做匀加速运动，后做竖直上抛运动第37页设杠铃在该过程中最大速度为vm，有h1 t，得：vm 1.6 m/s.上抛运动时间应为t2 0.16 s，加速运动时间t1tt20.44 s设加速运动加速度为a，则vmat1，得：a 3.64 m/s；又由牛顿第二定律有F0mgma，因此F0mgma1636.8 N.答案：1636.8 N第38页祝祝您您第39页
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