4.3牛顿第二定律(优质)剖析

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、牛顿其次定律,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,力是产生加速度的缘由,学问回忆：,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,假设你是科学家，你能否想个方法把k 消掉？,假设：假设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/s2，由公式F=ma我们知道这个力的大小就是F=ma=1kg1m/s2=1kgm/s2，后人为了纪念牛顿，就把kgm/s2这个单位称为“牛顿”，用“N”表示。,人为规定:1N=1Kg.m/s2,所以，假设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,牛顿其次定律的数学表达式,F,k,ma,思考：,一.牛顿其次定律,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一样,F,ma,牛顿其次定律更一般的表述：,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一样.,合外力,问题1.牛顿其次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？,力是产生加速度的缘由,因果性,二.对牛顿其次定律的理解,加速度是由力的产生的，由合外力与物体的质量共同打算。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.在牛顿其次定律的表达式 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？,物体受力方向打算物体的加速度方向。故加速度 a 的方向与力F的方向是全都的。,矢量性,问题3.从牛顿其次定律的内容分析,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，争论对象是统一的。,同体性,问题4.放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F作 用下由静止开头运动，,(1)假设力F渐渐减小到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_,速度到达_,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；合外力消逝，加速度马上消逝.即:同时产生,同时消逝,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时刻开头，在水平向右的方向上施加大小为2N的力F1，则(1)物体产生的加速度是多大？,F,1,N,G,F,2,a,2,a,1,(2)假设在3s末给物体加上一个大小也是2N水平 向左的拉力F2,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/s2,0,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，这共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,争论：从牛顿其次定律知道，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，这跟牛顿其次定律有无冲突？为什么？,答：没有冲突，,(1)从平衡角度来看，由于提不动，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,以下说法正确的选项是：1、物体合外力减小时，加速度肯定减小,2、物体合外力减小时，速度肯定减小3、物体速度为零，合外力肯定为零4、物体合外力为零时，速度肯定为零5、物体的运动方向肯定跟合外力的方向一样,小试牛刀:,例,1,：,汽车重新加速时的受力状况,某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当到达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2023N，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。,汽车减速时受力状况,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 v0=100Km/h=27.8m/s,汽车末速 v=0,70s后汽车的加速度,有牛顿其次定律得：,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=2023N-437N=1563N,有牛顿其次定律得：,汽车的加速度,加速度方向与汽车运动方向一样,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.用牛顿其次定律解题的一般步骤,1、确定争论对象。,2、分析物体的受力状况，,画出争论对象的受力分析图。,3,、求出,合力,。,(,力的合成法,.,正交分解法,),4.依据牛顿运动定律建,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、由右向左是运动求受力状况，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对右运动，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：物体的受力如下图：,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,：,如下图,质量为4 kg的物体静止于光滑的水平面上,假设物体受到大小为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：由牛顿其次定律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头加速下滑,1假设斜面光滑，求物体的加速度？,2假设斜面粗糙，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,：,