《牛顿第二定律》导学案课件

,第,3,节牛顿第二定律,4.3,牛顿第二定律,1.,能准确表述牛顿第二定律。,2.,能根据对,1 N,的定义,理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从,F=kma,变成,F=ma,的。,3.,能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律,理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和力学的桥梁。,4.,能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题,初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。,1.,物体的加速度大小跟,成正比,跟,成反比。这就是牛顿第二定律,其数学表达式为,:,F=,。,2.,加速度和力都是矢量,它们都是有方向的。牛顿第二定律不但确定了加速度和力的大小之间的关系,还确定了它们的,的关系,:,加速度的方向跟,的方向相同。,3.,在国际单位制中,力的单位是,符号是,。它是根据牛顿第二定律定义的,:,使质量为,的物体产生,加速度的力为,1 N,。,物体的质量,作用力,kma,方向,引起这个加速度的力,牛顿,N,1 m/s,2,1 kg,1.,赛车为什么设计成质量小、发动机牵引力大的结构,?,2.,根据,a=,v,/ ,t,说,a,与,v,成正比,与,t,成反比对吗,?,3.,用力推一辆停着的汽车却推不动,(,没有加速度,),这跟牛顿第二定律有无矛盾,?,解答,:,为了获得很大的加速度。,解答,:,不对,加速度的大小实际上与速度的改变量及所用时间无关。,解答,:,没有矛盾,公式,F=ma,中,F,为合力。,主题,1:,牛顿第二定律,(1),通过上一节的实验,我们知道物体的加速度与物体的合力成正比,与物体的质量成反比。那么,我们如何用数学式子把这个结论表示出来,?,(2),如图所示,在光滑的水平面上物体受一大小不变、方向向右的力,F,1,的作用。那么,物体的加速度,a,1,方向如何,?,一段时间后,将,F,1,的方向改为向左,那么这时物体的速度,v,的方向如何,?,加速度,a,2,的方向如何,?,由此可以得到什么结论,?,解答,:(1),由结论可知,a,F/m,引入比例系数,k,并变形,可以得到公式,F=kma,。,(2),加速度,a,1,的方向向右,;,速度,v,的方向向右,;,加速度,a,2,的方向向左。由此可得到,对质量一定的物体,当合力不变时,加速度不变,;,合力随时间改变时,加速度也随时间改变,加速度与合力是瞬时对应关系。,(3),应如何进一步理解牛顿第二定律的同向性、同时性、同体性,?,(3),同向性,:,物体加速度的方向与物体所受合力的方向总是相同,;,同时性,:,物体的加速度与物体所受合力同时产生,同时变化,同时消失,;,同体性,:,加速度、合力、质量是针对同一物体而言的。,知识链接,:,研究多变量的问题常采用控制变量法,它是科学探究中的重要思想方法,在物理学中有广泛地运用。,主题,2:,牛顿第二定律的应用,(1),如果物体受几个力的共同作用,怎样求物体的加速度呢,?,(2),若一个物体受到的合力为恒力,那么物体的加速度也是恒定不变的吗,?,(3),应用牛顿第二定律解题常有两种方法,分别是矢量合成法和正交分解法。试总结这两种方法的具体含义。,解答,:(1),先求物体所受几个力的合力,再求合力产生的加速度或先求每个力产生的加速度,再将每个力产生的加速度矢量合成。,知识链接,:,应用牛顿第二定律解决动力学问题时,要注意分析物体的受力情况和运动情况,而加速度是联系受力情况和运动情况的桥梁。,(2),根据,a= F,/,m,若合力,F,为恒力,则物体的加速度,a,也为恒定值。,(3),矢量合成法,:,若物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求这两个力的合力,再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向。,正交分解法,:,当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合力,应用牛顿第二定律求加速度。在实际应用中常将受力分解,且将加速度所在的方向选为,x,轴或,y,轴。有时也可分解加速度,即,F,x,=ma,x,F,y,=ma,y,。,1.,如图所示,马拖着一根质量为,m,的光滑树干在水平地面上做匀加速直线运动,加速度为,a,。已知马对树干的水平拉力大小为,F,1,树干对马的拉力大小为,F,2,则由牛顿第二定律可知,(,),。,A.,F,2,=ma,B.,F,1,-,F,2,=ma,C.,F,1,+,F,2,=ma,D.,F,1,=ma,【,解析,】,牛顿第二定律,F=ma,中,F,、,m,、,a,三个量必须对应同一个物体,本题中研究对象是树干,不是马。,【,答案,】D,【,点评,】,加速度、合力、质量是针对同一物体而言的。,2.,如图所示,对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用瞬间,(,),。,A.,物体立即获得速度,B.,物体立即获得加速度,C.,物体同时获得速度和加速度,D.,由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零,【,解析,】,物体受重力、支持力与水平拉力,F,三个力的作用,重力和支持力的合力为零,因此物体受的合力即水平拉力,F,。由牛顿第二定律可知,力,F,作用的同时物体立即获得了加速度,但是速度还是零,因为合力,F,与速度无关,而且速度只能渐变不能突变。因此,B,正确,A,、,C,、,D,错误。,【,答案,】B,【,点评,】,物体的加速度与物体所受合力同时产生,同时变化,同时消失。,3.,在牛顿第二定律的数学表达式,F=kma,中,有关比例系数,k,的说法中正确的是,(,),。,A.k,的数值由,F,、,m,、,a,的数值决定,B.k,的数值由,F,、,m,、,a,的单位决定,C.,在国际单位制中,k=,1,D.,在任何情况下,k,都等于,1,【,解析,】,物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位,在,F=kma,中,只有,“,m,”,的单位取,kg,、,“,a,”,的单位取,m/s,2,、,“,F,”,的单位取,N,时,才有,k=,1,故排除,A,、,D,。,【,答案,】BC,【,点评,】,力的单位,“,牛顿,”,是这样定义的,:,当物体的质量是,m,=,1,kg ,在某力的作用下它获得的加速度是,a=,1 m/s,2,时,取,k=,1,由,F=ma,=,1,kg,1 m/s,2,=1 kg,m/s,2,把,kg,m/s,2,称为,“,牛顿,”,用符号,“,N,”,表示,即,1 N=1 kg,m/s,2,。,4.,质量为,m,的物体,在两个大小相等、夹角为,120,的共点力作用下,产生的加速度大小为,a,。当两个力的大小不变,夹角变为,0,时,物体的加速度大小变为,;,夹角变为,90,时,物体的加速度大小变为,。,【,解析,】,两个分力的大小保持不变,夹角越小合力越大,夹角越大合力越小。设分力大小为,F,当夹角为,120,时,合力大小也为,F,;,当夹角变为,0,时,合力大小为,2,F,此时的加速度大小为,2,a,;,当夹角变为,90,时,合力大小为,F,此时的加速度大小为,a,。,【,答案,】2,a,a,【,点评,】,牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该瞬时前后的受力情况及变化。,Thank you !,