43牛顿第二定律优质剖析.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第四章 牛顿运动定律,3,、牛顿第二定律,2.,加速度与力和质量的关系,?,定性关系,:,力,运动状态变化,速度变化,产生加速度,力是产生加速度的原因,知识回顾：,1.,力和运动的关系是怎样的呢,?,a,m,1,a,F,定量,?,a,F,m,推导：,a,F,F,ma,正比于,a,m,1,a,m,F,F,k,ma,k,为比例系数,假如你是科学家，你能否想个办法把,k,消掉？,假设：若,K=1,，表达式就是,F=ma,，当质量是,m=1kg,的物体在某个力的作用下获得加速度,a=1 m/s,2,，由公式,F=ma,我们知道这个力的大小就是,F=ma=1kg1m/s,2,=1kgm/s,2,，后人为了纪念牛顿，就把,kgm/s,2,这个单位称为“牛顿”，用“,N”,表示。,人为规定,:1N=1Kg.m/s,2,所以，如果,F,a,m,都用,国际制单位,，在上式中就可以使,k=1,，上式简化成,F,ma,牛顿第二定律的数学表达式,F,k,ma,思考：,一,.,牛顿第二定律,内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，,加速度的方向跟作用力的方向相同,F,ma,牛顿第二定律更一般的表述：,物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比,;,加速度的方向跟合力的方向相同,.,合外力,问题,1,.,牛顿第二定律中指出,加速度与力成正比,，能否说成力与加速度成正比，为什么？,力是产生加速度的原因,因果性,二,.,对牛顿第二定律的理解,加速度是由力的产生的，由,合外力,与,物体的质量,共同决定。,只能说加速度与所受力成正比，而不能说力与加速度成正比。,问题,2,.,在牛顿第二定律的表达式,F=ma,中，哪些是矢量，哪些是标量？,这两个矢量的方向关系是怎么样？,物体受力方向决定物体的加速度方向。故,加速度,a,的方向与,力,F,的方向,是一致的,。,矢量性,问题,3.,从牛顿第二定律的内容分析,F,、,m,、,a,是对于几个物体而言的,?,F,、,m,、,a,都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。,同体性,问题,4.,放在光滑水平面上的物体，在水平拉力,F,作 用下由静止开始运动，,(1),如果力,F,逐渐减小到,0,的过程中，物体的加速度将怎样变化,?,，速度将怎样变化,?,(2),当力,F,减到,0,时，加速度为,_,速度达到,_,加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失,.,即,:,同时产生,同时消失,同时变化,.,瞬时对应性,问题,5,.,如图：,一质量为,1kg,的物体静置在光滑水平面上，,0,时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为,2N,的力,F,1,，则,(1),物体产生的加速度是多大？,F,1,N,G,F,2,a,2,a,1,(2),若在,3s,末给物体加上一个大小也是,2,N,水平 向左的拉力,F,2,则物体的加速度是多少？,(3)3S,内物体的加速度,2m/s,2,是由力,F,1,产生的，,3S,后物体的加速度为,0,，那是不是说,3S,后,F,1,不再产生加速度了呢？,（,2m/s,2,）,（,0,）,物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的,独立性原理,。物体的合加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。,独立性,讨论：,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，,(1),从平衡角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力为,0,，所以加速度也为,0,；,(2),从力的角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度，但相互抵消，所以合加速度也是,0,G=mg,F,N,下列说法正确的是：,1,、物体合外力减小时，加速度一定减小,2,、物体合外力减小时，速度一定减小,3,、物体速度为零，合外力一定为零,4,、物体合外力为零时，速度一定为零,5,、物体的运动方向一定跟合外力的方向相同,小试牛刀,:,例,1,：,汽车重新加速时的受力情况,某质量为,1100kg,的汽车在平直路面上试车，当达到,100km/h,的速度时关闭发动机，经过,70s,停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为,2000N,，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。,汽车减速时受力情况,G,F,N,F,阻,F,阻,F,F,N,G,例,2,：,课本例,1,：,解：,设汽车运动方向为正方向,关闭发动机后：,汽车水平受力如右图,(1),汽车初速,v,0,=100,Km/h,=27.8,m/s,汽车末速,v=0,70s,后汽车的加速度,有牛顿第二定律得：,汽车受到的阻力为,负号表示与运动方向相反,F,阻,x,图,(1),减速时,重新启动后：汽车水平受力如右图,(2),F,合,=2000N-437N=1563N,有牛顿第二定律得：,汽车的加速度,加速度方向与汽车运动方向相同,F,阻,F,图,(2),加速时,正交分解法,平行四边形法,光滑水平桌面上有一个物体，质量是,2,，受到互成,120,o,角的两个水平力,F,1,和,F,2,的作用。这两个力的大小都是,10N,，这个物体的加速度是多少？,F,1,F,2,0,F,有没有其他方法？,0,F,1,F,2,a,2,a,1,a,例,3,：课本例,2,0,F,1,F,2,F,1x,F1y,F,2x,F2y,-,-,-,-,)60,0,)60,0,x,y,)60,0,)60,0,)60,0,三,.,用牛顿第二定律解题的一般步骤,1,、确定,研究对象,。,2,、分析物体的,受力情况,，,画出研究对象的受力分析图。,3,、求出,合力,。,(,力的合成法,.,正交分解法,),4.,根据,牛顿运动定律,建,立方程并求解。,应用牛二定律解题规律分析,题目类型流程如下：,F,合,=F-f=ma,a,3,、,V,t,2,-V,0,2,=2as,1,、由左向右是已知力求运动状态，可将,V a,、,s,、,t,中任何一个物理量作为未知量求解,2,、由右向左是已知运动求受力情况，可将,F,、,f,、,m,中任何一个物理量作为不知量求解,1,、,V,t,=V,0,+at,例,4,：一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg,，在,6.4N,的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是,4.2N,。求物体,4s,末的速度和,4s,内发生的位移。,解：物体的受力如图所示：,4s,内的位移,F,N,G,f,a,（正）,由图知：,F,合,=F-f=6.4N-4.2N=2.2N,由牛顿第二定律：,4s,末的速度,由运动学公式：,质量为,1kg,的物体受到两个大小分别为,2N,和,4N,的共点力作用。则物体的加速度大小可能是,A,、,5m/s,2,B,、,3m/s,2,C,、,2m/s,2,D,、,0.5m/s,2,练习,1,：,巩固提高,答案：,ABC,练习,2,：,如图所示,质量为,4 kg,的物体静止于光滑的水平面上,若物体受到大小为,20,与水平方向成,6,角斜向上的拉力,F,作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大,?(,取,10 m/s2),解：如图受力分析有：,Y,轴：,X,轴：,由,牛顿第二定律,F,合,=ma,得：,代入数据可解得物体的加速度,a=2.5 m/s,2,.,一个物体质量为,m,，放在一个倾角为,的斜面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑,（,1,）若斜面光滑，求物体的加速度？,（,2,）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为,，求物体的加速度？,G,F,N,F,合,a,F,f,F,2,F,1,练习,3,：,