高一物理课件：牛顿第二定律.pdf

1、牛顿第二定律的实验过程2、牛顿第二定律的推导及意义3、牛顿第二定律的运用高一普物理组于彦民复习思考：1、什么是物体运动状态的改变？其原因是 什么？物体运动状态的改变指的是物体的速度 发生了变化；其原因是受到了力的作用2、物体运动状态改变除了与力有关，还与哪些因素有关？还与质量有关 物体运动状态发生改变速度发生了改变产生了加速度1 I与力和质量有关1、力是使物体产生加速度的原因。2、质量是物体惯性大小的量度，质量越大的物体运动状态越难改变o决定物体加速度大小 的因素有哪些?|猜想?物体的加速度与什么有关?物体的质 量m和物体受的外力F。|物体加速度a与F质量m是什么关系呢？回顾：我们是急样研究也流与也压和电阻的关系？L控制变量法_实验装置如图:可加减祛码改变小车 和祛码的总质量可加减钩码改变小车 和祛码所受的力L控制变量m.探讨加速度a与F的关系理：如图示%=2尸2在相同的时间内.11=5 axt2 匚_I-s2sj s2=a1/a2测量比s2工、质量m一定，加速度a与力J的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.20.09820.980.49 I第二次工、质量m一定，加速度a与力J的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.20.09820.980.49 I第二次工、质量m一定，加速度a与力J的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.20.09820.980.49 I第二次0.20.19621.960.98 1实验看到：G p 质量一定，即包二114a9 S9 F9实验结论：一一包=耳 1,a2 F2质量一定，加速度与力成正比，即a=kF2、质量F一定，加速度a与m的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.40.19643.920.245 I第二次小车质量 千克当前辘总质量千克骊蒯总质量千克2、质量F一定，加速度a与m的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.40.19643.920.245 I第二次2、质量F一定，加速度a与力m的关系质量(kg)力(N)时间(s)位移(m)加速度(m/s2)第一次0.40.243.920.245 I第二次0.80.241.960.1225实验看到：夕Q m所受外力一定，即；Ima9 S m.实验结论：sl.m91a2 m1k所受外力一定，加速度与质量成反比，即a=一m实验1:小车的质量相同时，研究小车的拉力与加速度的关系:实验表明：S1=2s2Fi 1 s拉力三=2根据S=-a t2在相同的时间t内 1=粤=2F2 2 s2 a2Fi si _ a1故=w对于质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物休上的外 力成正比并可表述为：上=包实验2：控制变量E小车的拉力相同时，研究小车的 质量与加速度的关系：m2=2mp s1/s2=a1/a2 测量s1，s2口woulwSi/=2/l1根据s=a t2在相同的时间t内si S2 a2W S1 al m2s2 a2 m1在相同力的作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比,可表示为:a i m2a2 mi练习：1、质量为m的物体在力F的作用下产生的加速度为a,那么要使 物体的加速度变为原来的2倍，则应 质量减半或者F加倍。分析：由2可将力F加倍F2的由2=9 可将质量减半a2 uh由以上两个实验可知物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的 质量成比。Fa0cxi 或者Fma进一步可以将表达式改为：F=kma 其中k为比例常数，当所有物理量均取国际单位（即：力的 单位取N,质量单位取kg,加速度单位取m/s2）时：k=l,此时关系式变为：FF=ma a、此即为牛顿第二定律的数学表达式。一思考：邃1、在牛顿左二定律的表达式F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量1 m是标量，F和a是矢量。2、在这两个矢量中它们的关系是怎么样？“力是产生加速度的原因”，即物体受力方向决定物体的加速度方向。故力F的方向和加速度a的方向是一致的。3、一辆小汽车的质量叫=8.0 l（Pkg,所载乘客的质量是 m2=2.0X102kg,川同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生 的加速度是由=L5 m/s?,载人时产生的加速度的是多少（忽略阻力）解：由牛顿第二定律：F=ma可知牵引力的大小F=mx ax=8.0X102X 1.5=1.2 X 103N由于载人和不载人时牵引力是同样大的，故:F m2+m1=1.2 m/s2注意事项：会1.矢量性：（a与F合方向相同）2.瞬时性：（a与F合同时产生，同时消失，同时变化）3.同体性：（a与F合,m都属于同一物体，既研究对象统一性）4.独立性：（X方向的合外力产生X轴方向的加速 度,Y方向的合外产生Y轴方向的加速度，Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y此前我们所讲述的是物体只受到一个力作用的情况，物体受几 个力作用时，牛顿第二定律公式F=ma中的F表示合力，这样我 们可以把牛顿第二定律进一步表述为：物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比加速度的方向跟合力的方向相同。即 F合=ma练习：/.一个物体质量是2kg,受到互成120。角的两个力 V 合Fi=10N和F2=10N的共同作用，这个物体产 /生的加速度是多大？叫、解法1：先由平行四边形法则可知，Fi、F2、F合构成了一个等边三角形，故F合=10Na=F合/m=10/2=5 m/s2法2：先分别求出%、F2产生 加速度为、a2再根据平行四边 法则求力、a2的合加速度a合1=Fx/m=10/2=5 m/s2 a2=F2/m=10/2=5 m/s2甘于加速度的方向与力的方向一至，故a i、a 2也成20角a i、a 2、a合构成了一个等边三角形，故a合=5m/s2应用举例例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：没有矛盾，由公式F八=ma看，Fa为合 外力，无论怎样小的力葩可以使物体芦生加 速度，这个力应是合外力。现用力提一很重 的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F+Nmg=O。例2、下列说法中正确的是（）A.物体所受合外力越大，加速度越大。B.物体所受合外力越大，速度越大。C.物体在外力作用下做匀加速直线运动，当 合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用 根据牛顿第二定律，物体受的合外力决定了物体 的加速度。而加速度大小和速度大小无关。所以B说法错误。|例2、下列说法中正确的是（）A.物体所受合外力越大，加速度越大。B.物体所受合外力越大，速度越大。C.物体在外力作用下做匀加速直线运动，当 合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用加速度是矢量，其方向与合外力方向一致。加速 度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化。D说法错。I应用举例例2、下列说法中正确的是（）A.物体所受合外力越大，加速度越大。|B.物体所受合外力越大，速度越大。C.物体在外力作用下做匀加速直线运动，当 合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用答案：A练习：1、一质量为I Kg的物体只受到两个大小米2N和3N的共点力作用,则这个物体运动的加速度的范围是lm/s2Sa S5m/s2。分析：合力F合的范围1N0F合W5N所以加速度a的范围I N 5N1kg-a-1kg2、25N的力作用在一个物体上，能使它产生2m/S2的加速度，则要使它产生5 m4的加速度，作用力为 o62.5N分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由Fi=25N和加速度=2 m/s2求出质量F1 25m=品=2=12.5 kg再由 F?=ma 求出作用力 F2=ma2=12.5X5=62.5NL质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生 加速度为由,当水平力为2F时,加速度关于与a 2 的关系正确的是：()CA.a2=2a l B.a2 2a l D.ax=a2 解析:关键要考虑摩擦力f。由 为=(Ff)/m,a2=(2Ff)/m 2(F f)=2%2.物体受几个力作用处于静止状态，若将其中一个力逐渐减小 到0,再逐渐恢复到原值，物体加速度和速度怎样变化？答案:加速度先增大后减小，速度一直增大.思考:一力作用在质量uh的物体上能产生3m/C,该力作用在质量为in2的物体上能产生l.5m/M的 加速度，若将叫m2合为一体能使它产生多大的加分析指导：以叫为研究对象:F=mi义3则叫=尸/3以m2为研究对象:F=m2 X 1.5贝Um2=F/L5以整体为研究对象:F=(mi+m2)a则 a=F/(m1+m2)=1 m/s21、为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离已知 某高速公路的最高限速v=144 km/h。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历 的时间(即反应时间)t=0.50s o刹车时汽车受到的阻力的大小F 为汽车重力的040倍。该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少(g=10 m/s2)v=144 km/ht=0.50s匀速直线运动S2 bV 1F=0.4mg匀减速直线运动分析：汽车间的距离S=Si+S2汽车在Si做匀速直线运动Si=V t 在S2汽车做初速度v=144 km/h Vt=O的匀减速直线运动解：s1=vt=40X 0.5=20 mS2=400 mm_-0.4mg m=-0.4g=-4 m/s2S=SX+S2=420 m印：迦L加速度a与F的关系:物体质量一定时,加速度a与合 外力F合成正比.2.加速度a与m的关系:物体受合外力一定时,加速度,与m成反比牛顿第二定律1.内容:物体加速度与合外力F合成正比.与质 量m成反比.加速度方向与合外力方向相同.2公式：F合=ma3.注意点:矢量性,瞬时性，同时性和独力性.课后思考:一小球从竖直在地面上轻 弹簧正上某处自由落下，试分析小球从 刚接触弹簧到被压缩最短过程中小球 的速度.加速度怎样变化？