2018高中物理专题4.3牛顿第二定律同步课件新人教版必修1:63张PPT

课件63张PPT。第四章 牛顿运动定律学习目标:
1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式 、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 “牛顿”是怎样定义的.
4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算. a ∝ FF ∝m a 正比于F ＝k ma k 为比例系数复习回顾 假如你是科学家，你能否想个办法把 k 消掉？ 把能够使质量是1 kg的物体产生1 m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 N，即
1牛顿 = 1千克 · 米/秒2F ＝k ma 一、力的单位 如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成F＝ m a 二、牛顿第二定律1、内容
物体加速度的大小跟它所受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.F ＝m a 合力质量加速度2、表达式【问题与练习1】从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度.
可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？应该怎样解释这个现象？ 没有矛盾，由公式F=ma看，F应为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力. 现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零.讨论1 力是物体产生加速度的原因，而加速度是用（Δv / Δt ）来定义和度量的，那么物体运动的加速度到底取决于什么？ 讨论2 力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的量度，物体的加速度是由力这一外因和质量这一内因共同确定.(因果关系)(1)同体性：
F、m、a 是对于同一个物体而言的3、理解之思考：牛顿第二定律内容中前半句话的“物体”是指同一个物体吗？讨论3 如图所示，静止在光滑水平面上的物体受一大小不变、方向向右的力F1的作用，那么物体的加速度a1方向如何？
一段时间后，只改变力F1的方向为F2，即改为左，那么，这时物体的速度v方向如何？加速度a2方向如何？ F和a都是矢量，牛顿第二定律F=ma是一个矢量式，它反映了加速度方向始终跟合力方向相同，而速度方向与合力方向无必然联系(2)矢量性：
a的方向与F合的方向一定相同 如图所示，篮球离开手后的瞬间，这样画篮球的受力和加速度对吗？(不计阻力)练习 物体受到拉力F之前静止. 物体受到拉力F之后做什么运动? 撤去拉力F后，物体做什么运动? F增大、减小时，a怎样?(3) 瞬时性：
a与F是瞬时对应关系；a与F总是同生、同灭、同变化(4) 独立性：
每个力各自独立地使物体产生一个加速度，与其它力无关（矢量相加求a合）物体还受哪几个力?G与N分别产生加速度吗?作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，与物体是否受其他力无关.
合力的加速度即是这些加速度的矢量和.1、下列说法中正确的是( )
A. 物体合外力减小时，加速度一定减小
B. 物体速度为零，合外力一定为零
C. 物体合外力为零时，速度一定为零
D. 物体合外力减小时，速度一定减小
E. 物体的运动方向一定跟合外力的方向相同
F. 根据m = F/a，物体的质量跟力成正比， 跟加速度成反比.A当堂练习2、 静止在光滑的水平面上的物体，受到一个水平拉力，则在力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是( )
A.物体立即获得加速度和速度
B.物体立即获得加速度，但速度仍为零
C.物体立即获得速度，但加速度仍为零
D.物体的速度和加速度均为零B
汽车重新加速时的受力情况例1. 某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）
汽车减速时受力情况解：(1)汽车在减速过程:
v0=100km/h＝27.8 m/s，v=0，t=70s
根据 a＝(v-vo)/t 得:
加速度为 a1＝ －0.397 m/s2, 方向向后.
根据牛顿第二定律得:
受到的阻力 f＝ma1＝－437N, 方向向后.(2) 汽车重新启动时:
牵引力为 F=2 000N
根据牛顿第二定律得，加速度为：
a2=(F － f )/m＝1.42 m/s2 方向向前.例2. 光滑水平面上有一质量是2㎏的物体，受到互成120o角的两个水平方向的力F1和F2的作用，两个力的大小都是10N。这个物体的加速度是多少？
正交分解法
平行四边形法有没有其他方法？
06006006006001、确定研究对象2、分析受力、运动情况，
画出受力分析图3、求合力4、选正方向，根据
牛顿运动定律和运动学
公式建立方程并求解总结注意：各量统一用国际单位制的单位.用牛顿第二定律解题的一般步骤 质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由下落时加速度却是一样的。你怎样解释？ 在第二章学习《重力》一节时，给出了重量和质量的关系式G=mg，g是以比例常数引入的，现在可以证明，这个比例常数就是重力加速度，9.8N/kg与9.8m/s2 等价。
想一想：如何证明?讨论4 如果物体只受重力G=mg的作用，则由牛顿第二定律知物体的加速度为
即重力是物体产生重力加速度g的原因，各地的g值略有差异，通常取g=9.8m/s2 牛顿第一定律：
1、定性定义了力的概念 2、定义了惯性的概念
3、定义了惯性系的概念 4、定性力和运动的关系
牛顿第二定律：
是在力的定义的基础上建立的.
牛顿第一定律是研究力学的出发点，是不能用牛顿第二定律代替的，也即不是牛顿第二定律的特例. 牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？讨论51. 质量为1kg 的物体受到两个大小分别为2N 和4N 的共点力作用. 则物体的加速度大小可能是( )
A、5m/s2 B、3m/s2
C、2m/s2 D、0.5m/s2ABC 课堂练习2、在光滑水平面上的木块，在水平方向上受到一个方向不变、大小从零逐渐增加到某一固定值的力作用时，这一过程木块将做 ( )
A. 匀减速运动
B. 匀加速运动
C. 速度逐渐减小的变加速运动
D. 速度逐渐增大的变加速运动D3. 一物体在几个力的共同作用下处于静止状态. 现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值（方向不变），则( )
A.物体始终向西运动
B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小
D.物体的速度先增大后减小AC 内容及公式：a=F/m应用课堂小结定义：1牛=1千克·米/秒2牛顿第二定律理解：同体性 矢量性
同时性 独立性 因果性 相对性 统一性1、在牛顿第二定律F=kma中，有关比例系数k的下列说法，正确的是 ( )
A. 在任何情况下k都等于1
B. k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的
C. k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的
D.在国际单位制中，k=1 C D课后练习2. 两物体A、B静止于同一水平面上，与水平面间的动磨擦因数分别为μA μB，质量为mA、mB。用平行于水平面的力F拉物体A、B，所得加速度a与拉力F的关系如图所示，则（ ）
A、
B、
C、
D、aABF反思：善于从图像中获取信息斜率与截距的物理意义B3、一物体m=1kg的物体静置在光滑水平面上，t=0时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体，则：
（1）物体产生的加速度是多大？2s后物体的速度是多少？
（2）若在2s末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉力F2，则物体的加速度是多少？4s末物体的速度是多少？
（3）2s内物体的加速度2m/s2是由力F1产生的，2s后物体的加速度为0，那是说2s后F1不再产生加速度了？ 可以用平行四边形定则进行分解合成的不仅仅是力，所有的矢量均可以用平行四边形定则进行分解合成，当然也包括加速度.
2s后F1仍然产生2m/s2的加速度，不过F1产生的加速度与F2产生的加速度相互抵消，所以总的加速度是0.【思考A】如图所示，当小车静止或水平向右匀速运动时，悬线应处何位置？如果小车向右加速或减速运动时，悬线会处于什么位置？为什么？【思考B】如图所示，当小车以加速度a水平向右加速运动时，质量为m的小球与小车相对静止时，悬线与竖直方向的夹角为多少？【思考C】当小车水平向右减速运动时，质量为m的小球悬线与竖直方向的夹角为θ时，试求小车所具有的加速度？第四章 牛顿运动定律习 题 课一、常规题型（1）明确研究对象与研究过程
（2）分析物体的受力情况，确定其合外力
（3）分析物体的运动情况，确定或表达物体的加速度
（4）选取正交坐标系与正方向，运用牛顿第二定律列方程
（5）解答并检验1. 一列静止在站台里的火车，总质量为6.0 ×105kg，伴随着一声笛响，这列火车从站台缓缓开出，1min20s后显示其速度达到了72km/h，若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的要求？解：取火车前进方向为正方向，根据匀速直线运动的规律有：由牛顿第二定律得：2、一辆小汽车的质量 m1=8.0×102kg ，所载乘客的质量是 m2=2.0×102kg ，用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是a1=1.5 m/s2，载人时产生的加速度a2是多少？（忽略阻力） 二、正交分解法解题（1）明确研究对象与研究过程
（2）分析物体的受力情况，确定其合外力
（3）分析物体的运动情况，确定或表达物体的加速度
（4）选取正交坐标系与正方向，运用牛顿第二定律列方程
（5）解答并检验1. 沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬绳偏离竖直方向370，小球和车厢相对静止，球的质量为m=1kg.（g取10m/s2，sin370= 0.6，cos370=0.8）
(1)求车厢运动的加速度？
(2)求悬绳对球的拉力？(1) 7.5m/s2 方向向右 (2) 12.5N（1）按加速度方向建立坐标系，进行力的分解2. 一个物体质量为m，放在一个倾角为θ的斜面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑：
（1）若斜面光滑，求物体的加速度?
（2）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为μ，求物体的加速度?反思：解牛二问题时，常用正交分解法解题，建立坐标系时常时加速度的方向为某一坐标轴的正方向，则另一坐标轴的合力必为零。a1=gsinθ
a2=gsinθ- μgcosθ3. 物体以初速度v0沿着倾角为θ的光滑斜面向上滑动的加速度是多少?思考：若斜面足够长，则用多长时间滑回出发点?（2）按力的方向建立坐标系，分解加速度例1：如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为θ．求人受的支持力和摩擦力. N＝m（g－asinθ）
f＝macosθ摩擦力的方向为水平向左 解：建立平面直角坐标系，分解加速度，根据牛顿第二定律的分量式有，1.竖直向上发射的子弹,设所受的阻力与速度成正比,则它的加速度在何处最大?何处最小?规律运用2. 杆端固定一质量为1kg的小球,当小车以7.5m/s2的加速度向右运动时, 问杆对小球的作用力多大? 方向如何?三、力与加速度的瞬时对应关系解题时遇到的理想模型：
弹簧和橡皮筋、细绳（定性分析）思考：一小球从竖直在地面上轻弹簧正上方某处自由落下，试分析小球从刚接触弹簧到被压缩最短过程中，小球的合外力、加速度、速度的变化情况是怎样变化？合外力与加速度先减小后增大；
速度先增大后减小 1. 物体在光滑的水平面上受一水平的恒力F作用向前运动，如图所示，它的正前方固定一根劲度系数足够大的弹簧，当物块接触弹簧后( )
A.立即做减速运动
B.仍做匀加速运动
C.在一段时间内仍作加速运动，速度继续增大
D.当弹簧处于最大压缩时，物体的加速度不为零C D2. 在沿平直轨道运动的车厢中，用弹簧拴着一个小球放在光滑水平桌面上，弹簧处于自然伸长状态，如图所示。当旅客看到弹簧长度变短时，对火车的运动状态下列说法中正确的是( )
A. 火车向右加速运动
B. 火车向右减速运动
C. 火车向左加速运动
D. 火车向左减速运动BC3. 质量分别为mA 和mB的A和B两小球都用轻绳连接，两小球均处于静止状态，如果将悬挂A球的轻绳剪断瞬间，A和B小球的加速度各是多少？轻绳未剪断前，受力分析如图.
轻绳未剪断瞬间， aA=g aB=g4. 质量分别为mA 和mB的A、B两小球用弹簧连接，A球用轻绳悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂A球的轻绳剪断瞬间，求A和B小球的加速度各是多少？ 轻绳未剪断前，受力分析如图. F=F’ ；轻绳剪断瞬间，T消失，但弹簧尚未收缩，仍保持原状，所以F不变，故aB=0；aA=(mA+mB)g/mA轻绳：绳的弹力可发生突变。当其他条件发生变化的瞬间，绳的弹力可以瞬时产生、瞬时改变或瞬时消失.（当绳被剪断时，绳的弹力瞬间消失）轻弹簧：弹簧的弹力不能发生突变。当其他条件发生变化的瞬间，可以认为弹簧的弹力不变.（当弹簧被剪断时，弹簧的弹力瞬间消失）
轻绳未剪断后：N=0 aA=0 aB= 3g/25. 如图所示，木块A、B用一轻弹簧相连，竖直放在木块C上，三者静置于地面，它们的质量之比是1：2：3。当沿水平方向迅速抽出木块C的瞬间，A和B的加速度分别为多少？（设所有接触面都光滑）6. 光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a匀加速运动，车内两物体A、B的质量均为m， A和B用一轻弹簧相连，通过绳子B与车相连，求剪断绳子瞬间，A、B的加速度？（桌面光滑）A、B的加速度分别为a，但方向相反，A向左B右用牛顿第二定律解题的方法和步骤1、明确研究对象（隔离或整体）2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合①物体受两个力：合成法②物体受多个力：正交分解法（沿加速度方向）（垂直于加速度方向）4、列方程求解（一）思路与方法总结：1、认真审题：明确是平衡问题 还是非平衡问题2、明确解法：是采用合成法 还是采用正交分解法？平衡问题3个力作用：采用合成法构造三角形较好4个或更多个力作用：必须采用正交分解法例：1求小球对挡板和斜面的压力非平衡问题2个力作用：合成法或正交分解法均可以3个或更多个力作用：必须采用正交分解法例1. 一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车箱顶部悬挂的小球相对与小车静止，悬线与竖直方向成θ角，则小车的加速度为多大？方向如何？小车的运动情况如何？解:对小球受力分析如图由牛顿第二定律得：小球有向右的加速度，故小车也具有相同的加速度，即小车是在向右加速运动理解物理解题的本质：运用物理原理列出方程（或方程组），然后解方程。就运用牛顿第二定律解题而言，其所解决的问题均属于非平衡问题，唯一的依据就是：怎样书写？一般情况下我们采用正交分解法：（轴向合力的解法：用较大方向上的力减去较小方向上的力）当我们用正交分解法解决非平衡问题时，往往将处理为实际解题中，我们遇到的问题基本上都是：或则必须按照列方程1.判断题型
2.受力分析
3.列方程
4.解方程练习1、如图所示质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上做加速运动，a的方向与水平方向的夹角为α，求人受到的支持力和摩擦力?练习2、置于水平面上的小车，有一弯折的细杆，弯折成α角度，如图所示，其另一端固定了一个质量为m的小球，间：当车以加速度a向右加速前进时，细杆对小球作用力的大小是多少？1.判断题型
2.受力分析
3.列方程
4.解方程练习3.如图所示，小车在水平面上以加速度a向左做匀加速直线运动，车厢内用OA、OB两细绳系住一个质量为m的物体，OA与竖直方向间夹角为θ，OB是水平的，求OA绳和OB绳中的张力分别是多少? 1.判断题型
2.受力分析
3.列方程
4.解方程