高中物理 第5章 力與運動 第2節(jié) 牛頓第二定律（第2課時）牛頓第二定律課件 魯科版必修1.ppt

第2課時 牛頓第二定律,填一填,練一練,一、牛頓第二定律(見課本第109110頁) 1.內(nèi)容:物體加速度的大小與所受合外力的大小成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度方向與合外力方向相同。 2.數(shù)學(xué)表達式:F=ma。 3.1 N的物理意義:使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2加速度的力規(guī)定為1 N,即1 N=1 kg·m/s2。 二、力學(xué)單位制(見課本第111頁) 1.一個物理公式在確定了相關(guān)物理量的數(shù)量關(guān)系的同時,也確定了物理量的單位關(guān)系。 2.國際單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成。 3.力學(xué)中的三個基本物理量是:長度、質(zhì)量、時間。它們的單位為基本單位,依次是:米(m)、千克(kg)、秒(s)。,填一填,練一練,測量“國際單位制選定的三個力學(xué)基本物理量”可使用的一組儀器是( ) A.刻度尺、彈簧測力計、停表 B.刻度尺、測力計、打點計時器 C.量筒、天平、停表 D.刻度尺、天平、停表 解析:明確國際單位制中力學(xué)的三個基本量為長度、時間、質(zhì)量,可知相應(yīng)的測量工具為刻度尺、停表、天平,選項D正確。 答案:D,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,對牛頓第二定律的理解 靜止在光滑水平面上的物體,受到一個水平拉力,在力剛開始作用的瞬間,物體是否立即獲得加速度,是否立即有了速度?,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,牛頓第二定律的六性 牛頓第二定律揭示了加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系,指明了加速度大小和方向的決定因素,對牛頓第二定律,還應(yīng)從以下幾個方面深刻理解。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析:牛頓第二定律的表達式F=ma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系,即已知兩個量,可求第三個量,作用在物體上的合外力,可由物體的質(zhì)量和加速度計算,并不由它們決定,選項A錯誤;質(zhì)量是物體本身的屬性,由物體本身決定,與物體是否受力無關(guān),選項B錯誤;由牛頓第二定律知加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比,m可由其他兩量求得,故選項C、D正確。 答案:CD,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練1 (多選)對牛頓第二定律的理解正確的是 ( ) A.由F=ma可知,F與a成正比,m與a成反比 B.牛頓第二定律說明當物體有加速度時,物體才受到外力的作用 C.加速度的方向總跟合外力的方向一致 D.當外力停止作用時,加速度隨之消失 解析:雖然F=ma表示牛頓第二定律,但F與a無關(guān),因a是由m和F共同決定的,即 且a與F同時產(chǎn)生、同時消失、同時存在、同時改變;a與F的方向永遠相同。綜上所述,可知選項A、B錯誤,選項C、D正確。 答案:CD,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,牛頓第二定律的應(yīng)用 質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點同時受到互相垂直的兩個力F1、F2的作用,如圖所示,其中F1=3 N,F2=4 N,求質(zhì)點加速度的大小和方向。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.解題的一般步驟 (1)確定研究對象(在存在多個物體的復(fù)雜問題中,正確選擇研究對象尤為重要)。 (2)分析研究對象的運動狀態(tài)和受力情況,畫出受力分析圖。 (3)選定正方向或建立直角坐標系,通常選加速度的方向為正方向或?qū)⒓铀俣鹊姆较蜃鳛槟骋蛔鴺溯S的正方向。這樣與正方向相同的力(或速度)取正值;與正方向相反的力(或速度)取負值。 (4)求合力(用矢量合成法或正交分解法)。 (5)根據(jù)牛頓第二定律列方程。 (6)把已知量統(tǒng)一單位(都用國際單位制中的單位)后代入方程求解。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,2.解題的常用方法 (1)矢量合成法 當物體只受兩個力作用時,應(yīng)用平行四邊形定則求出這兩個力的合力,然后由牛頓第二定律可求出加速度的大小和方向,加速度的方向與物體所受合力的方向相同。 (2)正交分解法 當物體受到三個或三個以上力的作用時,常用正交分解法求物體所受的合力,然后應(yīng)用牛頓第二定律求加速度。在實際應(yīng)用中常將力進行分解,通常以加速度a的方向為x軸正方向,建立直角坐標系,將物體所受的各個力分解在x軸和y軸上,分別得到x軸和y軸上的合力Fx和Fy。根據(jù)力的獨立作用原理,各個方向上的力分別產(chǎn)生各自的加速度,得方程Fx=ma,Fy=0。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】 導(dǎo)學(xué)號93960085 如圖所示,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,球和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1 kg。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況。 (2)求懸線對小球的拉力。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:解法一:合成法 (1)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所示, 小球所受合力 F合=mgtan 37° 由牛頓第二定律得小球的加速度為 加速度方向向右。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。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解法二:正交分解法 (1)建立直角坐標系如圖所示, 正交分解各力,根據(jù)牛頓第二定律列方程 得x方向:Fx=ma y方向:Fy-mg=0 Fsin =ma,Fcos -mg=0 答案:(1)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 (2)12.5 N,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2 如圖所示,質(zhì)量為4 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)為0.5。物體受到大小為20 N與水平方向成37°角斜向上的拉力F作用時,沿水平面做勻加速運動,求:物體加速度的大小。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:選取物體為研究對象,對其受力分析如圖。 物體沿水平方向勻加速運動,沿水平和豎直 方向建立坐標系對力分解可得 在水平方向:Fcos 37°-f=ma 在豎直方向:N+Fsin 37°=mg 又因為f=N 解可得a=0.5 m/s2。 答案:0.5 m/s2,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,力學(xué)單位制及其應(yīng)用 姚明應(yīng)該算是身高很高的人了,美國籃球職業(yè)聯(lián)賽官方公布姚明身高7英尺5.5英寸,中國籃協(xié)官方公布姚明身高2.26米。兩個數(shù)據(jù)為什么不一樣?,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.力學(xué)單位制 (1)選質(zhì)量、長度、時間的單位作為力學(xué)中的基本單位,選定的原則是這些物理量在力學(xué)中最基本;用這些物理量作基本單位可以使基本單位的數(shù)目最少。 (2)力學(xué)單位制的分類。 國際單位制(SI):基本單位分別為m、kg、s(長度單位、質(zhì)量單位、時間單位),導(dǎo)出單位有m/s、m/s2、N等。 cm·g·s制:基本單位分別為cm、g、s。 2.國際單位制的優(yōu)點 國際單位制體現(xiàn)單位的一貫性,即在國際單位制中,對于所有的導(dǎo)出單位,當按一定的定義方程式從基本單位或輔助單位導(dǎo)出時,它們的系數(shù)都是1,而且所有的國際單位在運算過程中的系數(shù)也都是1,從而使運算簡化。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,3.單位制的應(yīng)用 (1)簡化計算過程的單位表達 在解題計算時,已知量均采用國際單位制,計算過程中不用寫出各個量的單位,只要在式子末尾寫出所求量的單位即可。 (2)推導(dǎo)物理量的單位 物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時,同時也確定了各物理量的單位關(guān)系,所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位。 (3)判斷比例系數(shù)的單位 根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系,可判斷公式中比例系數(shù)有無單位,如公式F=kx中k的單位為N/m,f=N中,無單位,F=kma中k無單位。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,(4)比較物理量的大小 比較某個物理量不同值的大小時,必須先把它們的單位統(tǒng)一,再根據(jù)數(shù)值來比較。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】 導(dǎo)學(xué)號93960086水平傳送帶AB以v=200 cm/s的速度勻速運動,如圖所示,A、B相距0.011 km,一物體(可視為質(zhì)點)從A點由靜止釋放,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.2,則物體從A沿傳送帶運動到B所需的時間為多少?(g取10 m/s2) 思路:已知量統(tǒng)一單位物理公式未知量,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練3 (多選)在研究勻變速直線運動的實驗中,取計數(shù)時間間隔為0.1 s,測得相鄰相等時間間隔的位移差的平均值x=1.2 cm,若還測出小車的質(zhì)量為500 g,則關(guān)于加速度、合外力大小及單位,既正確又符合一般運算要求的是( ),探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:在應(yīng)用公式進行數(shù)量運算的同時,也要把單位代進運算。帶單位運算時,單位換算要準確,可以把題中已知量的單位都用國際單位表示,計算結(jié)果的單位就是用國際單位表示的,這樣在統(tǒng)一已知量的單位后,就不必一一寫出各個量的單位,只在數(shù)字后面寫出正確單位即可。選項A中x=1.2 cm沒變成國際單位;C項中的小車質(zhì)量m=500 g沒變成國際單位;所以選項A、C均錯誤,選項B、D正確。 答案:BD,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1 2 3 4 5,1.下列有關(guān)力學(xué)單位制的說法中,不正確的是( ) A.在力學(xué)的分析計算中,只能采用國際制單位,不能采用其他單位 B.力學(xué)單位制中,選為基本單位的物理量有:長度、時間、質(zhì)量 C.力學(xué)單位制中,采用國際單位制的基本單位有:千克、米、秒 D.單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來表示 解析:在國際單位制中共有7個物理量的單位被作為基本單位,其中力學(xué)部分有長度的單位:m;質(zhì)量的單位:kg;時間的單位:s。而其余物理量的單位都可以在這些基本物理量的基礎(chǔ)上應(yīng)用公式推導(dǎo)而得出,即其他物理量的單位(導(dǎo)出單位)由基本單位來表達。國際單位制只是諸多單位制中的一種,在實際生活中還存在有其他的單位制,在分析和計算時可采用其他單位,選項A錯誤,選項B、C、D正確。 答案:A,1 2 3 4 5,2.(2012·海南單科)根據(jù)牛頓第二定律,下列敘述正確的是 ( ) A.物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比 B.物體所受合力必須達到一定值時,才能使物體產(chǎn)生加速度 C.物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個力的大小成正比 D.當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時,物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 解析:由牛頓第二定律可知,物體的加速度只與物體所受的合外力和質(zhì)量有關(guān),并與合外力的大小成正比,A、C兩項錯誤;物體所受的合外力不為零,物體的加速度即不為零,B項錯誤;由牛頓第二定律的分量表達式Fx=max和Fy=may可知,D項正確。 答案:D,1 2 3 4 5,3.質(zhì)量為m的物體從高處釋放后豎直下落,在某時刻受到的空氣阻力為f,加速度為a= g,則f的大小為( ) 解析:以物體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律有mg-f=ma,解得f= mg,選項B正確。 答案:B,1 2 3 4 5,4.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊在光滑水平面上以速度v向左撞向彈簧,滑塊將彈簧壓縮了x0時速度減為零,已知彈簧的勁度系數(shù)為k,整個過程彈簧未超過彈性限度?；瑝K向左運動過程中( ) A.速度越來越小 B.速度先變大后變小 C.加速度越來越大 D.最大加速度為 答案:ACD,1 2 3 4 5,5.(選做題)質(zhì)量為1.5 t的汽車在前進中受到的阻力是車重的0.05,汽車在水平地面上做勻加速直線運動時,5 s內(nèi)速度由36 km/h增至54 km/h。求汽車發(fā)動機的牽引力的大小。(g取10 m/s2),