牛顿第二定律 课件-高一上学期物理人教版必修1

1、学习目标：1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；2、理解公式中各物理量的意义及相互关系；3、知道在国际单位制中力的单位是如何定义的；4、会运用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 重、难点：1、牛顿第二定律的应用；2、牛顿第二定律的意义第四章牛顿运动定律4.3 牛顿第二定律制作者：河南驻马店高级中学 李阳1.牛顿第一定律的意义：2.影响加速度的因素：力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。物体所受的合外力F和物体的质量m3.探究加速度与力、质量关系的实验结论：结论1：质量一定时，加速度与合外力成正比结论2：合外力一定时，加速度与质量成反比加速度的方向跟作用力的方向相同。一、牛顿第

2、二定律1、定义：物体加速度的大小跟它受到的作用 力成正比、跟他的质量成反比， 前面讲的的是物体受一个力作用的情况。物体受几个力作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表所受外力的合力。牛顿第二定律的更一般表述是： 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 若规定质量为的物体，获得/2的加速度时受到的合外力大小为个单位的力.2、公式1）怎么得来的那？3、公式理解力的单位力的单位是牛顿（N）规定k=12）有什么物理意义那？F合=ma.使用时必须全部采用国际制单位；F合是合外力， 而ma是作用效果，切莫将ma不要看成力，它们只是大小相等。二、对牛

3、顿第二定律F合=ma的理解(1) 独立对应关系： 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理)（就像其他力不存在一样），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生的加速度叠加(按矢量运算法则)的结果。 例1：从牛顿第二定律力的独立性可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，蚂蚁用力却推不动放在水平面上的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？ 只要物体所受合力不为零(无论合力多么的小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因，力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接关系。二、对牛顿第二定律F合=ma的理解说明 是定义式、度量式； 是决定式。(

4、2)因果关系：(3)矢量关系：F合=ma是一个矢量式，加速度a与合外力F合都是矢量，物体加速度的方向由它所受的合外力的方向决定且总与合外力的方向相同(同向性)，而物体的速度方向与合外力方向之间并无这种关系。这样知道了合外力(或加速度)的方向，就知道了加速度(或合外力)的方向。（1）如果合外力的方向与物体运动的方向相同，（2）如果合外力的方向与物体运动的方向相反，（3）如果合外力不变（恒定），（4）如果合外力为零， 则加速度的方向与运动方向相同，这时物体做加速运动。 则加速度的方向与运动方向相反，这时物体做减速运动。 则加速度也不变（恒定），这时物体做匀变速直线运动。 则加速度也为零，这时物体做

5、匀速直线运动或处于静止状态。例2、对牛顿第二定律的理解正确的是()A由Fma可知，F与a成正比，m与a成反比B牛顿第二定律说明当物体有加速度时， 物体才受到外力的作用C加速度的方向总跟合外力的方向一致D当外力停止作用时，加速度随之消失二、对牛顿第二定律F合=ma的理解（4）同体关系：加速度和合外力以及质量是同属一个物体的，所以解题时一定把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。(5)瞬时对应关系：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律，物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化,

6、F合=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生(虽有因果关系但却不分先后)、同时变化、同时消失。例3：试分析小车的加速度的情况：NNNNmgmgmgmgFfF合=0F合= FfF合=ffa=0a 0向右向右向左a 0向左F合=0a=0 物体做变加速运动时，加速度是变化的，物体在某时刻的瞬时加速度由对应时刻所受合力决定，常用牛顿第二定律求出，这类问题常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条等模型1它们的共同点是：质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关2.不同点：弹力表现形式弹力方向弹力能否突变轻绳拉力沿绳收缩方向能轻杆拉力、支持力不

7、确定能轻弹簧拉力、支持力沿弹簧轴线不能橡皮条拉力沿橡皮条收缩方向不能微小形变产生的弹力大小可以突变明显形变产生的弹力大小不能突变.3.总结：例4.如图所示，两个质量相同的小球A和B，甲图中两球用不可伸长的细线连接，乙图中用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，求剪断悬挂A球细绳的瞬间两球的加速度多大.AABB甲乙解：未剪断前，下面细线、弹簧的弹力均为mg，上面细绳的拉力均为2mg.剪断细绳的瞬间，甲图中细线上的弹力立即消失，A、B两球立即一起向下做自由落体运动，故剪断细绳的瞬间，乙图中弹簧上的弹力仍然为未剪断前的值，故由牛顿第二定律知例5.如图所示，质量分别为m、2m的物体A、B叠放在水面上，现用大

8、小为3mg的竖直向下的压力F压物体A，直到系统静止在水面上，此时B物体仍未全部进入水中，求突然撤去力F的瞬间A、B两物体的加速度和它们间的弹力各多大？FAB解：未撤F前AB整体静止，B所受浮力为：撤F瞬间，B所受浮力不变，对AB整体有：未撤F前AB间的弹力为：撤F瞬间，对A有：（6）相对性：该定律只在惯性参考系中成立.（7）局限性：该定律只适用于低速运动和宏观物体.二、对牛顿第二定律F合=ma的理解相对地面静止或做匀速直线运动的物体例6、如图甲所示，自动扶梯与水平面夹角为，上面站着质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力FN和扶梯对人的摩擦力f.分析：这是一个动力学问

9、题，人受到竖直向下的重力mg、竖直向上的支持人FN和水平向右的摩擦力f，因为人的加速度方向沿扶梯向上，所以人所受的这三个力的合力方向也沿扶梯向上三、牛顿第二定律的应用例6、如图甲所示，自动扶梯与水平面夹角为，上面站着质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力FN和扶梯对人的摩擦力f.三、牛顿第二定律的应用解法一：建立如图乙所示的直角坐标系，人的加速度方向正沿x轴正方向，由题意可得：x轴方向：fcosFNsinmgsinma，y轴方向：FNcosfsinmgcos0，解得FNmgmasin，fmacos.例6、如图甲所示，自动扶梯与水平面夹角为，上面站着质量为m的人，当自

10、动扶梯以加速度a加速向上运动时，求扶梯对人的弹力FN和扶梯对人的摩擦力f.三、牛顿第二定律的应用解法二：建立如图丙所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向)由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量axacos，y轴方向的加速度分量ayasin，根据牛顿第二定律有x轴方向：fmax；y轴方向：FNmgmay，解得：FNmgmasinfmacos.(1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体(2)进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确运动性质和运动过程(3)建立坐标系

11、，一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标轴的方向(4)根据牛顿第二定律列方程求解在加速度方向上：Fxma在垂直加速度方向上：Fy0三、牛顿第二定律的应用一般步骤 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练1：升降机中斜面倾角为，上面放着质量为M的物体，当升降机以加速度a向上加速运动时，物体在斜面上保持静止若加速度增大时，物体仍能保持静止，则物体所受的斜面的支持力FN和摩擦力f的情况是()AFN不变，f不变BFN减小，f减小CFN变大，f减小 DFN变大，f变大本节小结牛顿第二定律内容： 物体的加速度a跟所受合外力F成正比，跟

12、物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同牛顿第二定律数学表达式： F=ma力的单位N的定义： 1N=1kg1m/s2牛顿第二定律的理解： 因果性、 同体性、矢量性、瞬时性、独立性 易错点：不能正确理解力、加速度和速度的关系 如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是()A小球刚接触弹簧瞬间速度最大B从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小D从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大根据牛顿第二定律，物体所受合力与物体的加速度具有瞬时对应关系，只要F合0，则有a0.但F合与物体的速度无必然联系所以a由F、m决定，而不由物体速度v决定力与运动的关系是：力加速度速度变化(运动状态变化) 练2：在光滑水平面上有一物块受一水平恒定推力F推的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触后，下列说法正确的是()A物块接触弹簧后即做减速运动:B物块接触