物理:4.3《牛顿第二定律》课件(新人教版必修1)[1].ppt

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1、第四章 牛顿运动定律第三节牛顿第二定律玉山二中:杨程飞在探究加速度与力、质量的关系中,我们只探究了物体质量一定时,加速度与力的定性(正比)关系,力一定时,加速度与质量成反比的定性关系,那么:1.怎样进一步确定加速度与力、质量的定量关系?2.能否同时确定加速度与力、质量之间的定量关系?学点1牛顿第二定律(1)内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。(2)表达式:F=ma(3)牛顿第二定律的“八性”①同体性:加速度、合外力和质量是对应于同一个物体的,所以分析问题时一定要确定好研究对象,把研究

2、对象全过程的受力情况都搞清楚。②因果性:力是产生加速度的原因,物体的加速度是力这一外因和质量这一内因共同作用的结果。③矢量性:加速度与合外力都是矢量,它们的方向始终相同,加速度的方向唯一由合外力的方向决定。④瞬时性:物体的加速度跟它所受的合外力之间存在着瞬时对应关系,加速度随合外力同时产生、同时变化、同时消失。⑤统一性:牛顿第二定律是实验定律,通过实验得出F∝ma,写成等式为F=kma,其中k为比例系数。为使k=1,力、质量、加速度的单位必须统一使用同一单位制(通常使用国际单位制)。⑥相对性:定律中的加速度是以地面或相对于地面静止或

3、做匀速直线运动的物体为参考系所量度的,即定律仅在惯性系中成立。⑦独立性:物体受到多个力作用时,每个力都独立地产生一个加速度,且力和加速度之间仍遵循牛顿第二定律,就好像其他力不存在一样。⑧局限性:牛顿第二定律只能解决物体的低速运动问题,不能解决物体的高速运动问题,只适用于宏观物体,不适用于微观粒子。(4)应用牛顿第二定律解题的基本步骤①确定研究对象;②分析研究对象的受力情况并画出受力图;③建立直角坐标系,把力或加速度分解在x轴或y轴上;④分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程;⑤统一单位,计算数值。【例1】质量为m=1kg的

4、小球穿在斜杆上,球与杆之间的动摩擦因数μ=,用拉力F=20N竖直向上拉小球使它沿杆加速上滑,如图4-3-1所示,求小球的加速度为多大?(取g=10m/s2)图4-3-1【答案】1.25m/s2图4-3-2【解析】以小球为研究对象,小球受重力G,拉力F和滑动摩擦力F′的作用,这几个力方向较明确,但杆对球的弹力沿什么方向需要具体判断,建立如图4-3-2所示的坐标系,加速度方向沿x轴正方向,将F、G分解,在y轴方向上,Fcos30°>Gcos30°,在y轴方向上小球处于平衡状态,故小球所受杆的弹力的方向垂直于杆向下。在x轴方向:Fsin3

5、0°-(μFN+mgsin30°)=ma在y轴方向:FN+mgcos30°=Fcos30°解得a=1.25m/s2。如图4-3-3所示,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下,沿地面加速运动,若木块与地面之间的滑动摩擦因数为μ,则木块的加速度为()A.F/MB.Fcosα/MC.(Fcosα-μMg)/MD.[Fcosα-μ(Mg-Fsinα)]/M图4-3-3D【例2】在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法,正确的是()A.k的数值由F、m、a的数值决定B.k的数值由F

6、、m、a的单位决定C.在国际单位制中k=1D.在任何情况下k都等于1BC【解析】物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位,在F=kma中,只有“m”的单位取kg,“a”的单位取m/s2,“F”的单位取N时,k=1,故选项B、C正确。质量为m的物体放在水平面上,当用大小为F的水平恒力作用于物体时,产生的加速度大小为a(a≠0);当用大小为2F的水平恒力作用在物体上时,产生的加速度大小为()A.可能等于aB.可能等于2aC.可能大于2aD.可能小于2aBC1.应用牛顿第二定律求解加速度的常用方法有哪些?常用方法有两种,分

7、别是合成法和正交分解法。(1)合成法(平行四边形定则)若物体只受两个力作用而产生加速度时,应用力的合成法较简单。注意合外力的方向就是加速度的方向,解题时只要知道合外力的方向,就可知道加速度的方向,反之亦然,在解题时要准确作出力的平行四边形,运用直角三角形进行求解。(2)正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,常用正交分解法解题,多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上,有:2.因为加速度是矢量,我们能否利用分解加速度的方法求解力?可以,下面我们通过一个例题来说明这个问题。如图所示,电梯与水平面夹角为30°

8、,当电梯加速运动时,人对梯面的压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?(解析:(1)对物体(人)进行受力分析后,再正交分解;(2)根据牛顿第二定律:合外力方向与加速度方向相同。(1)对人受力分析:重力mg、支持力F

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