牛顿第二定律-课件

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,*,牛顿第二定律,合,F,=,ma,物体的,运动状态,发生变化，即产生加速度,。,加速度的大小可能与哪些因素有关呢？,“,力,”,是促使物体运动状态改变的原因，力似乎,“,促使,”,加速度的产生；,质量是物体惯性的量度，而惯性是保持运动状态不变的性质，所以质量似乎,“,阻碍,”,加速度的产生。,知识回顾,a,可能与,F,、,m,有关系。,（,1,）研究方法：,控制变量法,“a”,与“,F”,、“,m”,二个物理量均有关系，应该从何处入手呢？,所以本次的探究思路自然而然地确定为两个方面：,一是探究质量一定时，加速度与受力的关系；,二是探究受力一定时，加速度与质量的关系。,最后综合得出三者的关系。,控制变量法,在初中阶段我们研究“欧姆定律”、“导体电阻的影响因素”时都接触到一种方法,a,、,F,、,m,三者的关系！？,数据处理得：,a,F,实验结论：,当,m,一定时，,a,和,F,成正比,即,1,、质量,m,一定，加速度,a,与力,F,的关系,回忆课本所探究的内容,2,、力,F,一定，加速度,a,与质量,m,的关系,数据处理得：,m,牛顿第二定律的内容,物体的加速度,a,跟作用在物体上的合外力力,F,成正比，跟物体的质量,m,成反比。,当适当选取单位使,k,=1,则,:,F,合,=ma,使质量为,1,kg,的物体产生,1,m/s,2,的加速度的力，规定为,1,N,.,牛顿第二定律,数学式：,a,F,合,说明：,1.,因果关系,力是产生加速度的原因。,知识形成,当取,k=1,，此时关系式可简化为：,物体的,加速度跟作用力成正比,，跟物体的,质量成反比,。,F=ma,此即为牛顿第二定律的数学表达式,。,a=F/m,F,m,a,或者,Fma,其中,k,为比例常数,F=k ma,进一步可以将表达式改为：,.,由,F,合,=ma,计算出的,a,是相对地面而言的。,.,利用,F,合,=ma,时必须统一单位（国际单位制）,牛顿第二定律,牛顿第二定律的理解,:,其实物体往往不止受到一个力的作用，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内容表述为：,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,关于牛顿第二定律的说明,:,1.,同体性,:(,a,与,F,合,m,都属于同一物体，即研究对象统一性）,矢量性：,a,、,F,合,都是矢量,注意：,a,的方向与,F,合,方向,一定,相同,v,的方向与,F,合,方向,不一定,相同,若,v,、,F,合,的方向相同，物体做加速运动,若,v,、,F,合,的方向相反，物体做减速运动,前面第一章我们已学过：,a,、,v,同向，加速；,a,、,v,反向，减速,a,的方向与,F,合,方向,一定,相同,所以，我们可得出这样的结论：,2.,矢量性,:(,a,与,F,合方向,相同,),思考：,1,、在牛顿第二定律的表达式,F=ma,中，哪些是矢量，哪些是标量？,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,m,1,=8.010,2,kg,，所载乘客的质量是,m,2,=2.010,2,kg,，用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是,a,1,=1.5 m/s,2,，载人时产生的加速度,a,2,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=m,1,a,1,=,8.010,2,1.5,=1.2 10,3,N,由于载人和不载人时牵引力是同样大的,故,：,a,2,=,F,m,2,+m,1,=1.2 m/s,2,3,瞬时性：,a,与,F,合,是瞬时对应关系,同时产生,同时消失,同时变化,a,、,F,合,4.,独立性,：每个外力对应于一个加速度，,合外力对应于合加速度,合力的加速度即是这些加速度的矢量和,指作用在物体上的每个力都将独立地产生,各自的加速度，与物体是否受其他力的作,用无关，我们常称之为力的独立作用原理,注意事项,:,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=ma,x,Fy=ma,y,a,2,=a,2,x,+a,2,y,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：,一个物体质量是,2kg,，受到互成,120,0,角的两个力,F,1,=10 N,和,F,2,=10 N,的共同作用，这个物体产生的加速度是多大？,F,合,F,2,F,1,解法,1,：先由平行四边形法则可知，,F,1,、,F,2,、,F,合,构成,了一个等边三角形，故,F,合,=10 N,a=F,合,/m=10/2=5 m/s,2,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：,解法,2,：先分别求出,F,1,、,F,2,产生,的加速度,a,1,、,a,2,再根据平行四边,形法则求,a,1,、,a,2,的合加速度,a,合,a,1,=F,1,/m =10/2=5 m/s,2,a,2,=F,2,/m =10/2=5 m/s,2,由于加速度的方向与力的方向一至，故,a,1,、,a,2,也成,120,0,角,a,1,、,a,2,、,a,合,构成了一个等边三角形，故,a,合,=5 m/s,2,a,合,a,2,a,1,例题：,一个质量为,2kg,的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为,2N,和,6N,，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为：,A,1m,s,2,B,2m,s,2,C,3m,s,2,D,4m,s,2,根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目所给的两个力大小分别为,2N,和,6N,，当两个力的方向相同时合力最大，最大值为,2,6,8,（,N,），当两个力方向相反时合力最小，最小值为,6,2,4,（,N,），当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小大于,2N,而小于,8N,，所以两个力的方向发生变化时，合力的大小,2N,F,8 N,根据牛顿第二定律可得,a=F,合,/m,，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小,所以,，答案应选择,B,、,C,、,D,牛顿第二定律,.,在牛顿第二定律,F=kma,中，有关比例系数,k,的下列说法，正确的是：,.,在任何情况下,k,都等于；,.,k,的数值是由质量、加速度和力的大小决定的；,.,k,的数值是由质量、加速度和力的单位决定的；,.,在国际单位制中，,k,=1,.,从,F=ma,得到,m=F/a,，可见物体的质量：,.,跟合外力成正比；,.,跟加速度成反比；,.,跟合外力及加速度无关；,.,跟合外力及加速度比值有关,牛顿第二定律,.,下列说法中正确的是：,.,物体所受合外力为零，物体的速度必为零,.,物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大,.,物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致,.,物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同,牛顿第二定律,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,合,=ma,看，,F,合,为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，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+N-mg=0,。,(,补充,),一辆卡车空载时质量为,3.5,10,3,kg,最大载货量为,2.5,10,3,kg,用同样大小的力,空载时能使卡车产生的加速度,1.5,m/s,2,满载时卡车的加速度是多少,?,0.875m/s,2,F,M,m,a,a,解：根据牛顿第二定律,又,满载时卡车的加速度,F,合,一定,a,一定,匀变速运动,例：自由落体,圆周运动,F,合,变化,a,变化,非匀变速运动,F,合,=0,a=0,静止或,匀速运动,平衡状态,（,2,）力和运动的关系,对牛顿运动定律的理解：,下面说法正确与否：,A,、同一物体所受合外力越大，加速度越大。,B,、同一物体所受合外力越大，速度也越大。,C,、物体在外力作用下做加速直线 运动，当合外力逐渐减小时，物体的加速度逐渐减小，物体的速度也逐渐减小。,D,、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。,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。,1.,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,a,1,当水平力为,2F,时,加速度,a,2,关于,a,1,与,a,2,的关系正确的是：（）,解析,:,关键要考虑摩擦力,f,。,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,.,小试牛刀,:,A.,a,2,2a,1,B.a,2,2a,1,C.a,2,2a,1,D.a,1,a,2,C,由,a,1,=(F,f)/m,a,2,=(2F,f)/m,2(F,f)=2 a,1,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,?,1,、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,。刹车时汽车受到的阻力的大小,F,为汽车重力的,0.40,倍。该高速公路上汽车间的距离,s,至少应为多少（,g=10 m/s,2,）,t=0.50s,匀速直线运动,F=0.4mg,匀减速直线运动,v=144 km/h,s,1,s,2,分析：汽车间的距离,s=s,1,s,2,汽车在,s,1,做匀速直线运动,s,1,=v t,在,s,2,汽车做初速度,v,0,=144 km/h v,t,=0,的匀减速直线运动,解：,s,1,=v t,=400.5,=20 m,a=,F,m,-0.4mg,m,=,=-0.4g=-4 m/s,2,S,2,=400 m,S=S,1,+S,2,=420 m,小结,:,1.,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,a,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,=ma,3.,注意点,:,矢量性,瞬时性,同时性和独力性,.,同学们，,再见,