《2018-2019高中物理 第5章 研究力和運動的關(guān)系 5.3 牛頓第二定律課件 滬科版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第5章 研究力和運動的關(guān)系 5.3 牛頓第二定律課件 滬科版必修1.ppt（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、5.3 牛頓第二定律,第5章 研究力和運動的關(guān)系,[目標(biāo)定位],1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義. 2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單的實際問題. 4.了解什么是單位制，知道力學(xué)中的三個基本單位.,內(nèi)容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,達(dá)標(biāo)檢測 當(dāng)堂檢測 鞏固反饋,知識探究,由上一節(jié)的探究我們已經(jīng)知道當(dāng)小車的質(zhì)量不變時，小車的加速度與它所受的力成正比，即a∝F，當(dāng)小車所受的力不變時，小車的加速度與它的質(zhì)量成反比，即a∝ ，那么小車的加速度a、小車的質(zhì)量m以及小車所受的力F的關(guān)系是怎樣的？,一、牛頓第二定律,答案,[問題設(shè)計],寫成
2、等式為F＝kma 若F、m、a都用國際單位，則F＝ma.,1.牛頓第二定律 (1)內(nèi)容：物體的加速度跟受到的 成正比，跟物體的質(zhì)量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 . (2)公式：F＝ ，F(xiàn)指的是物體所受的 . 當(dāng)各物理量的單位都取國際單位時，k＝1，F(xiàn)＝ . (3)力的國際單位：牛頓，簡稱 ，符號為 . “牛頓”的定義：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力叫做1 N，即1 N＝ .,[要點提煉],作用力,反比,相同,合力,kma,ma,N,1 kgm/s2,牛,2.對牛頓第二定律的理解 (1)瞬時性：a與F同時產(chǎn)生，同時 ，同時 ，為瞬時對應(yīng)關(guān)
3、系. (2)矢量性：F＝ma是矢量表達(dá)式，任一時刻a的方向均與 的方向一致，當(dāng)合力方向變化時a的方向同時變化，即a與F的方向在任何時刻均 . (3)同體性：公式F＝ma中各物理量都是針對 的. (4)獨立性：當(dāng)物體同時受到幾個力作用時，各個力都滿足F＝ma，每個力都會產(chǎn)生一個加速度，這些加速度的矢量和即為物體具有的 . 故牛頓第二定律可表示為,變化,合力F,相同,同一物體,合加速度,消失,Fx＝max Fy＝may.,,3.合力、加速度、速度的關(guān)系 (1)力與加速度為因果關(guān)系.力是因，加速度是果，只要物體所受的合力不為0，就會產(chǎn)生加速度，加速度與合力方向總是 、大小與合力成
4、 . (2)力與速度無因果關(guān)系.合力與速度方向可以同向，可以反向；合力與速度方向 時，物體做加速運動， 時物體做減速運動.,相同,正比,同向,反向,比值,無關(guān),答案 不矛盾，牛頓第二定律公式中的F指的是物體受到的合力，大卡車在水平方向上不只受到推力，還同時受到地面摩擦力的作用，它們相互平衡，即卡車受到的合力為零，加速度為零，故卡車不做加速運動.,在地面上，停著一輛卡車，你使出全部力氣也不能使卡車做加速運動，這與牛頓第二定律矛盾嗎？為什么？,答案,[延伸思考],二、物理量與單位制,答案 在國際上采用統(tǒng)一的單位制是非常重要的，也是非常必要的.,美國國家航空航天局(NASA)在20世紀(jì)末
5、曾發(fā)射過一個火星探測器，但它由于靠火星過近，結(jié)果因溫度過高而起火，并脫離軌道墜入火星的大氣層.航空航天局調(diào)查事故原因時發(fā)現(xiàn)：原來探測器的制造商洛克希德馬丁公司計算加速時的力使用了英制單位，而噴氣推動實驗室的工程師理所當(dāng)然地認(rèn)為他們提供的數(shù)據(jù)是以國際單位制算出來的，并把這些數(shù)據(jù)直接輸入電腦.從這次事故的原因上，你能得到什么啟示？,答案,[問題設(shè)計],1.單位制： 單位和 單位一起組成了單位制. (1)基本量和基本單位 首先被選定的幾個物理量叫做基本量.基本物理量的單位叫基本單位. 國際單位制中選定 、 、 、電流(I)、熱力學(xué)溫度(T)、物質(zhì)的量(n)、發(fā)光強度(I)七個
6、量為基本量；對應(yīng)的七個基本單位是 、 、 、安培、開爾文、摩爾、坎德拉. (2)導(dǎo)出單位：由 根據(jù) 推導(dǎo)出來的其他物理量的單位，例如速度、加速度的單位，叫做導(dǎo)出單位.,[要點提煉],基本,導(dǎo)出,長度(l),質(zhì)量(m),時間(t),米,千克,秒,基本量,物理關(guān)系,2.國際單位制中的力學(xué)單位 (1)基本單位 長度l，單位： ；質(zhì)量m，單位： ；時間t，單位： . (2)常用的導(dǎo)出單位,m,kg,s,速度(v)，由公式 導(dǎo)出，單位： . 加速度(a)，由公式a＝ 導(dǎo)出，單位： . 力(F)，由公式 導(dǎo)出，單位： . 此外還有功、功率、壓
7、強等.,m/s,m/s2,F＝ma,N(或kgm/s2),3.單位制的應(yīng)用 (1)單位制可以簡化計算過程 計算時首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中，這樣就可以省去計算過程中單位的代入，只在數(shù)字后面寫上相應(yīng)待求量的單位即可，從而使計算簡便. (2)單位制可檢查物理量關(guān)系式的正誤 根據(jù)物理量的單位，如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問題，或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致，那么該公式或計算結(jié)果肯定是錯誤的.,一、對牛頓第二定律的理解 例1 (多選)下列對牛頓第二定律的理解正確的是 A.由F＝ma可知，m與a成反比 B.牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時，物體才受到外力的作用 C.加速度的方
8、向總跟合外力的方向一致 D.當(dāng)外力停止作用時，加速度隨之消失,答案,√,解析,√,解析 雖然F＝ma，但m與a無關(guān)，因a是由m和F共同決定的，即a∝ 且a與F同時產(chǎn)生、同時消失、同時存在、同時改變；a與F的方向永遠(yuǎn)相同.綜上所述，可知A、B錯誤，C、D正確.,解析 在物理計算中，如果各物理量的單位都統(tǒng)一到國際單位制中，則最后結(jié)果的單位也一定是國際單位制中的單位.,二、對單位制的理解與應(yīng)用 例2 質(zhì)量m＝200 g的物體以加速度a＝20 cm/s2做勻加速直線運動，則關(guān)于它受到的合外力的大小及單位，下列運算既簡潔又符合一般運算要求的是 A.F＝20020＝4 000 N B.F＝0.20.2 N
9、＝0.04 N C.F＝0.20.2＝0.04 N D.F＝0.2 kg0.2 m/s2＝0.04 N,答案,√,解析,三、牛頓第二定律的簡單應(yīng)用 例3 如圖1所示，一質(zhì)量為8 kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，用一水平力F＝20 N拉物體由A點開始運動，經(jīng)過8 s后撤去拉力F，再經(jīng)過一段時間物體到達(dá)B點停止.求：(g＝10 m/s2) (1)在拉力F作用下物體運動的加速度大??；,圖1,解析 對物體受力分析，如圖所示 豎直方向mg＝N 水平方向，由牛頓第二定律得F－μN＝ma1,答案 0.5 m/s2,答案,解析,(2)撤去拉力時物體的速度大小；,答案 4 m
10、/s,答案,解析 撤去拉力時物體的速度v＝a1t 解得v＝4 m/s,解析,(3)撤去拉力F后物體運動的距離.,答案 4 m,答案,解析 撤去拉力F后由牛頓第二定律得－μmg＝ma2 解得a2＝－μg＝－2 m/s2，由0－v2＝2a2s,解析,例4 如圖2所示，質(zhì)量為1 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，物體受到大小為20 N、與水平方向成37角斜向右下的推力F作用時，沿水平方向做勻加速直線運動，求物體加速度的大小.(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8),圖2,答案 5 m/s2,答案,解析,解析 取物體為研究對象，受力分析如圖所示，
11、建立直角坐標(biāo)系.在水平方向上：Fcos 37－f＝ma ① 在豎直方向上：N＝mg＋Fsin 37 ② 又因為：f＝μN ③ 聯(lián)立①②③得：a＝5 m/s2,,課堂要點小結(jié),1.牛頓第二定律和力的單位 (1)內(nèi)容 (2)表達(dá)式：F＝ma (3)國際單位制中力的單位：N,1 N＝1 kgm/s2 2.牛頓第二定律的特點 (1)因果性；(2)瞬時性；(3)矢量性；(4)同體性；(5)獨立性.,3.單位制 (1)國際單位制中的力學(xué)單位：長度的單位米(m)、時間的單位秒(s)、質(zhì)量的單位千克(kg) (2)單位制的應(yīng)用 ①簡化計算過程。②推導(dǎo)物理量的單位。③判斷比例系數(shù)的單位。④檢查物理量關(guān)系式的正
12、誤,達(dá)標(biāo)檢測,1.(對單位制的理解)(多選)關(guān)于力學(xué)單位制，下列說法正確的是 A.kg、m/s、N是導(dǎo)出單位 B.kg、m、s是基本單位 C.在國際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是g D.只有在國際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是F＝ma,答案,√,1,2,3,4,解析,√,解析 所謂導(dǎo)出單位，是利用物理公式和基本單位推導(dǎo)出來的，力學(xué)中的基本單位只有三個，即kg、m、s，其他單位都是由這三個基本單位衍生(推導(dǎo))出來的，如“牛頓”(N)是導(dǎo)出單位，即1 N＝1 kgm/s2(F＝ma)，所以A項錯誤，B項正確. 在國際單位制中，質(zhì)量的單位只能是kg，C項錯誤. 在牛頓第二定律的表達(dá)式中
13、，F(xiàn)＝ma(k＝1)只有在所有物理量都采用國際單位制時才能成立，D項正確.,1,2,3,4,2.(牛頓第二定律的理解)(多選)初始時靜止在光滑水平面上的物體，受到一個逐漸減小的水平力的作用，則這個物體運動情況為 A.速度不斷增大，但增大得越來越慢 B.加速度不斷增大，速度不斷減小 C.加速度不斷減小，速度不斷增大 D.加速度不變，速度先減小后增大,√,答案,1,2,3,4,解析,√,解析 水平面光滑，說明物體不受摩擦力作用，物體所受到的水平力即為其合外力.水平力逐漸減小，即合外力逐漸減小，由公式F＝ma可知：當(dāng)F逐漸減小時，a也逐漸減小，但速度逐漸增大.,1,2,3,4,1,2,3,4,解析
14、水平面光滑時物體的受力情況如圖甲所示 由牛頓第二定律：Fcos 37＝ma1 解得a1＝8 m/s2,3.(牛頓第二定律的簡單應(yīng)用)如圖3所示，質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上.現(xiàn)用大小為40 N，與水平方向夾角為37的斜向右上的力F拉物體，使物體沿水平面做勻加速運動(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8). (1)若水平面光滑，物體的加速度是多大？,解析,答案 8 m/s2,答案,圖3,1,2,3,4,解析 水平面不光滑時，物體的受力情況如圖乙所示 Fcos 37－f＝ma2 N′＋Fsin 37＝mg f＝μN′ 聯(lián)立解得：a2＝6 m/s2,(2)若物體與水平
15、面間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體的加速度是多大？,解析,答案 6 m/s2,答案,1,2,3,4,4.(牛頓第二定律的簡單應(yīng)用)如圖4所示，沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37角，小球和車廂相對靜止，小球的質(zhì)量為1 kg.(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8),圖4,(1)求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況；,解析,答案 7.5 m/s2，方向水平向右 車廂可能向右做勻加速直線運動或向左做勻減速直線運動,答案,解析 解法一(合成法) 小球和車廂相對靜止，它們的加速度相同.以小球為研究對象，對小球進行受力分析如圖甲所示，小球所受合力為F
16、合＝mgtan 37. 由牛頓第二定律得小球的加速度為,車廂的加速度與小球相同，車廂做的是向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動.,甲,1,2,3,4,解法二(正交分解法) 建立直角坐標(biāo)系如圖乙所示，,正交分解各力，根據(jù)牛頓第二定律列方程得 x方向：Tx＝ma y方向：Ty－mg＝0 即Tsin 37＝ma Tcos 37－mg＝0,乙,加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同，車廂做的是向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動.,1,2,3,4,(2)求懸線對小球的拉力大小.,答案 12.5 N,答案,解析 解法一(合成法) 由圖甲可知，懸線對小球的拉力大小為,解法二(正交分解法) 由(1)中所列方程解得懸線對小球的拉力大小為,解析,1,2,3,4,
2018-2019高中物理 第5章 研究力和運動的關(guān)系 5.3 牛頓第二定律課件 滬科版必修1.ppt
