高中物理 第4章 第4節(jié) 牛頓第二定律課件 粵教版必修11

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1、,,,第四節(jié)牛頓第二定律,1探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗如下： (1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持________________________不變，改變施加在物體上的力F，測出相應(yīng)的加速度為a. (2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持________不變，改變物體的質(zhì)量m，測出相應(yīng)的加速度a.,精 彩 回 眸,【答案】(1)物體的質(zhì)量m(2)物體受到的力F(3)C (4)B(5)正,2用打點計時器打出的紙帶測量加速度，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，需要平衡摩擦力平衡摩擦力時，應(yīng)該讓小車() A掛上小盤，拖上紙帶，開動打點計時器 B不掛小盤，拖上紙帶，開動打點計時器

2、C掛上小盤，不拖紙帶 D不掛小盤，不拖紙帶 【答案】B 【解釋】 平衡摩擦力時，應(yīng)把紙帶所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以應(yīng)不掛小盤讓小車拖上紙帶，且讓打點計時器處于工作狀態(tài)，B正確,知 識 梳 理,斜率,,,二、牛頓第二定律 1牛頓第二定律的內(nèi)容：物體的加速度跟____________成正比，跟物體的________成反比，加速度的方向跟________方向相同 2表達(dá)式：Fma. 3力的單位 在國際單位制中，力的單位是________，符號____，它是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2加速度的力，叫做1 N，即1 N__________.,所受合外力,質(zhì)量,合外力

3、,牛頓,N,1 kgm/s2,思考：從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度可是我們用力提一個很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？ 【答案】這與牛頓第二定律并不矛盾，提不動物體的原因是物體所受合力為零，產(chǎn)生加速度的原因是物體所受合力不為零.,1因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因，反之不對，沒有力也就沒有加速度 2矢量性 公式Fma是矢量式，任一瞬時，a的方向均與F合方向相同，當(dāng)F合方向變化時，a的方向同時變化,牛頓第二定律的幾個特征,3瞬時性 牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬間對應(yīng)關(guān)系，a為某一時刻的加速度，F(xiàn)為該時刻物體所受合外力 4同一性

4、有兩層意思：一是指加速度a相對同一慣性系(一般指地球)，二是指Fma中F、m、a必須對應(yīng)同一物體或同一個系統(tǒng),5獨立性 作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實際加速度則是每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度在各個方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律，即：Fxmax，F(xiàn)ymay. 6相對性 物體的加速度必須是對相對于地球靜止或勻速直線運動的參考系而言的,【例1】 下列關(guān)于力和運動關(guān)系的幾種說法，正確的是() A物體所受合力的方向，就是物體運動的方向 B物體所受合力不為零時，其速度不可能為零 C物體所受合力不為零，則其加速度一定不為零 D物體所受合力變小時，物體一定

5、作減速運動,解析：由牛頓第二定律Fma可知，物體所受合力的方向與加速度的方向是一致的，但不能說就是物體的運動方向，可以與物體的運動方向相同(勻加速直線運動)，也可以與物體的運動方向相反(勻減速直線運動)，還可以和物體的運動方向不在一條直線上(曲線運動)，故A錯物體所受的合力不為零時，其加速度一定不為零，但其速度可能為零，如豎直上拋運動中，加速度大小為g，物體受重力作用，但最高點處速度為零，故B錯，C正確當(dāng)物體所受的合力變小時，其加速度也變小但如果此時合力的方向仍與物體的運動方向相同，物體作加速運動，具體說是作加速度逐漸減小的加速運動，故D錯綜上所析，選項C正確,答案：C 題后反思：討論力和運動

6、關(guān)系的問題，注意牢記加速度與力有對應(yīng)關(guān)系(矢量性、瞬時性、同體性、獨立性等)，力與運動的快慢沒有直接聯(lián)系,關(guān)于速度、加速度和合力之間的關(guān)系，下述說法正確的是() A做勻變速直線運動的物體，它所受合力是恒定不變的 B做勻變速直線運動的物體，它的速度、加速度、合力三者總是在同一方向上 C物體受到的合力增大時，物體的運動速度一定加快 D物體所受合力為零時，一定處于靜止?fàn)顟B(tài) 【答案】A,,1物體所受合力的方向決定其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是Fma，只要有合力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只有合力為零，加速度才能為零一般情況下，合力與速度無必然的聯(lián)系，只有速度變化才與合力有必然

7、的聯(lián)系 2合力與速度同向時，物體加速，反之減速,力、加速度和速度的關(guān)系,3力與運動的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，即：力加速度速度變化(運動狀態(tài)變化) 物體所受到的合外力決定了物體當(dāng)時加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時間內(nèi)速度變化量的大小加速度大小與速度大小無必然的聯(lián)系,特別提醒：物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即a與合力F方向總是相同，但速度v的方向不一定與合外力的方向相同,【例2】 如圖442，一輛有動力驅(qū)動的小車上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車上，右端與一小球相連設(shè)在某一段時間內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段

8、時間內(nèi)小車可能是() A向右做加速運動 B向右做減速運動 C向左做加速運動 D向左做減速運動,圖442,,解析：對小球進(jìn)行受力分析知：小球水平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左故小車可能向右做加速運動，也可能向左做減速運動，故A、D正確 答案：AD,題后反思：(1)由牛頓第二定律可知，合力與加速度之間具有瞬時對應(yīng)的關(guān)系，合力與加速度可同時發(fā)生突變，但速度不能 (2)合力增大，加速度一定增大，但速度不一定增大 (3)加速度的方向與物體所受合力方向一致，但速度方向與加速度和合力的方向不一定共線,,如圖443所示，光滑的水平面上，有一木塊以速度v

9、向右運動，一根彈簧固定在墻上，木塊從與彈簧接觸直到彈簧被壓縮到最短的這一段時間內(nèi)，木塊將做什么運動() A勻減速運動 B速度減小，加速度減小的運動 C速度減小，加速度增大的運動 D速度增大，加速度增大的運動,,圖443,,【答案】C 【解釋】木塊向右運動至彈簧壓縮到最短的這一段時間內(nèi)，木塊受到的彈力逐漸變大，因此，木塊的加速度向左，且逐漸增大，速度逐漸變小.,1應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟 (1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體可以是一個整體或進(jìn)行隔離，由具體情況而定 (2)進(jìn)行受力分析和運動狀態(tài)分析，畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程,牛頓第二定律的應(yīng)用,(3

10、)選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向 (4)求合外力F合 (5)根據(jù)牛頓第二定律F合ma列方程求解，必要時還要對結(jié)果進(jìn)行討論,(2)為減少矢量的分解，建立坐標(biāo)系時，確定x軸正方向有兩種方法： 分解力而不分解加速度 通常以加速度a的方向為x軸正方向，把力分解到坐標(biāo)軸上，分別求合力：Fxma，F(xiàn)y0. 分解加速度而不分解力 若分解的力太多，比較煩瑣，可根據(jù)物體受力情況，使盡可能多的力位于兩坐標(biāo)軸上而分解加速度a，得ax和ay，根據(jù)牛頓第二定律得方程組Fxmax，F(xiàn)ymay.,解析：對小球受力分析，由于豎直向上的拉力F大于小球的重力，故小球沿桿向上運

11、動以沿桿向上為x軸正方向，垂直于桿向上為y軸正方向建立平面直角坐標(biāo)系在x、y方向分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程，即可求出小球的加速度,,答案：2.5 m/s2,題后反思：(1)從上面的例題中可以看到，解題過程的簡便與否，和如何建立直角坐標(biāo)系有著直接的關(guān)系那么，究竟怎樣建立直角坐標(biāo)系可使解題方便呢？這還得先看這類問題的一般解題步驟： 確定研究對象，對其進(jìn)行受力分析； 建立恰當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系，再把不在坐標(biāo)軸上的量(包括力和加速度)進(jìn)行分解； 根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列出方程并求解,(2)采用正交分解法解題時，不管選取哪個方向為x軸的正向，所得的最后結(jié)果都是一樣的在選取坐標(biāo)軸時，為使解題方便，應(yīng)考慮盡量

12、減少矢量的分解，若已知加速度方向一般以加速度方向為正方向,一個質(zhì)量為20 kg的物體，從斜面的頂端由靜止勻加速滑下，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2，斜面與水平面間的夾角為37.求物體從斜面下滑過程中的加速度(g取10 m/s2) 【答案】4.4 m/s2，方向沿斜面向下,【解釋】物體受力如圖所示 x軸方向：Gxfma. y軸方向：FNGy0. 其中fNFN， 所以agsin gcos 4.4 m/s2.,,【例4】 如圖444所示，在海濱游樂場里有一種滑沙運動某人坐在滑板上從斜坡的高處A點由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點停下來如果人和滑板的總質(zhì)量m60 k

13、g，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動摩擦因數(shù)均為0.5，斜坡的傾角37(sin 370.6，cos 370.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個運動過程中空氣阻力忽略不計，重力加速度g取10 m/s2.求：,綜 合拓 展提 高,(1)人從斜坡上滑下的加速度為多大？ (2)若由于場地的限制，水平滑道的最大距離BC為L20.0 m，則人在斜坡上滑下的距離AB應(yīng)不超過多少？,圖444,,解析：(1)人在斜坡上受力如右圖所示，建立圖示坐標(biāo)系，設(shè)人在斜坡上滑下的加速度為a1，由牛頓第二定律得mgsin f1ma1，N1mgcos 0，由摩擦力計算公式得f1FN1，聯(lián)立解得人滑下的加速度為a1g(sin cos )10(0.60.50.8) m/s22 m/s2.,,答案：(1)2 m/s2(2)50 m,,