高中物理新人教版必修1：4.3《牛顿第二定律》课件(共59张PPT)

(共59张PPT)
一、牛顿第二定律的内容：
F=ma
力
分力还是合力？
加速度
同一物体，共同的质量
如何求得？
二、必会的几个问题
1、平面上的问题
2、斜面的上的问题
3、竖直方向的问题
二、必会的几个问题
——平面上的问题
1、光滑平面
a=0，匀速直线
匀变速直线运动
二、必会的几个问题
——平面上的问题
2、粗糙平面
F=f=μmg
=ma
a=μg
物体做匀减速运动
二、必会的几个问题
——平面上的问题
1、粗糙平面
匀变速直线运动
例1：如图，质量为2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，现对物体施加一个大小F=5N与水平方向成θ=370角的斜向上的拉力(如图)，已知：g=10m/s2,求：
（1）若4s后撤去拉力F，则物体还能滑行多远？
（2）物体运动的总时间？
（3）画出物体运动过程中速度—时间图像？
二、必会的几个问题
1、平面上的问题
2、斜面的上的问题
3、竖直方向的问题
二、必会的几个问题
——斜面的上的问题
1、光滑斜面
物体沿
斜面向下滑
物体沿
斜面向上滑
结论：物体向下时——做匀加速直线运动
物体向上时——做匀减速直线运动
方向：沿斜面向下
方向：沿斜面向下
3、粗糙斜面（摩擦系数为μ），不加外力
物体沿
斜面向下滑
物体沿
斜面向上滑
方向：沿斜面向下
结论：物体向下运动时——做匀加速直线运动
物体向上运动时——做匀减速直线运动
具有向上的初速度
方向：沿斜面向下
3、斜面，加外力
例2.质量为m＝2kg的小物块以v0=8m/s的初速度沿
斜面向上滑动如图所示。已知斜面的倾角α＝37°
物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，斜面足够长，
求：2s内物块的位移大小及物块在2s末的速度.
二、必会的几个问题
1、平面上的问题
2、斜面的上的问题
3、竖直方向的问题
二、必会的几个问题
——竖直方向的问题
1、无空气阻力
特点：只受重力
a=g,方向竖直向下
从初速度
角度可分
自由落
体运动
竖直上
抛运动
以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为-g的匀减速直线运动。
例3：
从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移。(g=10m/s2)。
V0
以向上方向为正方向。
x正
x
Vt
二、必会的几个问题
——竖直方向的问题
1、有空气阻力，且大小不变
特点：受重力
空气阻力，与速度方向相反
物体向
上运动
物体向
下运动
F合=mg+f=ma
F合=mg-f=ma
a=g+f/m
a=g-f/m
方向向下
方向向下
例4：.将物体竖直上抛，假设运动过程中空气阻力
不变，其速度–时间图象如图所示，则物体所
受的重力和空气阻力之比为（　　　）
A．1:10 B．10:1
C．9:1 D．8:1
t/s
v/(m·s-1)
0
11
-9
1
2
三 、动力学的两类基本问题
1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况
处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度．也就是确定了物体的运动情况．
2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况
处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况．
两类问题：
① 已知物体受力的情况，确定物体运动情况。
② 已知物体的运动情况，确定物体受力情况。
解题思路：

牛顿运动定律的应用
加速度a
运动情况
受力情况
加速度a
一般步骤：
　（1）确定研究对象；
　（2）受力及状态分析；
　（3）取正方向，列方程；
　（4）统一单位，代值求解；
　（5）检验结果．
两类问题：
① 已知物体受力的情况，确定物体运动情况。
② 已知物体的运动情况，确定物体受力情况。
解题思路：

牛顿运动定律的应用
加速度a
运动情况
受力情况
加速度a
质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下
沿水平地面向右运动。物体与地面间
的摩擦力是4.2N.问物体在4 s末的速
度和4 s内发生的位移。
一个静止在水平地面上的物体，
是不是我们熟悉的某种运动呢？
加速度呢？怎么求？
初速度为零
牛顿第二定律
一、研究对象是谁？
二、受几个力的作用？
三、合力沿什么方向？大小是多少？
受力分析
y：Fy合=0

x：Fx合=2.2 N
解:(1)由牛顿第二定律
F合=ma，
可以求出物体的加速度
a=F合/m=(F-f)/m =1.1 m/s2
(2)求出了物体的加速度a，由运动学公式就可以求出4s末的速度
v=at=1.1×4 m/s=4.4 m/s，
4s内发生的位移x.
x=1/2*at2=0.5×1.1×16 m=8.8 m.
　除了这类
已知受力求运动
的问题外，
生活中还有另一种问题
也很常见。
“已知受力求运动”解题思路：
力
运动
a
F=ma
分析受力
分析运动
运动学公式
一个滑雪的人，质量是75kg,以
v0=2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，
山坡的倾角θ=300。在t=5s的时间内
滑下的路程 x=60m。求滑雪人受到的
阻力（包括摩擦和空气）。
受力分析
合力沿什么方向？
合力沿斜面向下。

受力方向复杂，如何求合力?
沿平行于斜面向下和垂直斜面向上为+x，+y轴。
解(1)如图所示建立坐标系，把重力G沿x轴方向和y轴方向进行分解，得到： Gx=mgsinθ，Gy=mgcosθ，
人沿山坡做匀加速运动，由运动学公式：
x=v0t+1/2at2 解出 a=2(x-v0t)/t2， a＝4 m/s2
(2)根据牛顿第二定律得：
F阻=Gx-ma=mgsinθ－ma
代入数值得：F阻＝6７.5 N.
“已知运动求受力”解题思路：
运动
a
F=ma
分析运动
分析受力
运动学公式
力
总结
1．例2中物体受力方向较为复杂，建立平面直角坐
标系后，就可以用Gx和Gy代替G，使解题方便。
2．因为加速度方向就是物体所受合外力的方向，
所以以加速度的方向为正方向，会给分析问题带来
很大方便。
力
运动
a
F=ma
分析受力
分析运动
运动学公式
运动
F=ma
分析运动
分析受力
运动学公式
力
a
练习1：质量为100t的机车从停车场出发，经225m后，速度达到54km／h，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶125m才停在站上．设运动阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力．
四、简单连结体问题
连结体：两个(或两个以上)物体相互连结参
以运动的系统。

内力与外力：
连结体间的相互作用力叫内力；
外部对连结体的作用力叫外力。

外力
内力
例1：如图所示，质量为2kg 的正方体A和质量为1kg 的正方体B两个物体靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平力F=30N推A，求A对B作用力的大小。
A
四、简单的连接体问题
F
F合 =F =30N
先分析AB整体的受力情况：
B
AB
G
N
F
再分析B的受力情况：
B
GB
NB
FB
FB =mBa=10N
例2：如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为8N，求水平拉力F的最大值。
二、简单的连接体问题
F
m2
m1
先分析m2 的受力情况：
G2
N2
T
再分析m1m2整体受力情况：
m1 m2
G
N
F
F =(m1+m2)a=24N
四、简单的连接体问题
小结：
先用整体法求加速度，
1、已知外力求内力：
再用隔离法求内力
先用隔离法求加速度，
2、已知内力求外力：
再用整体法求外力
例与练
1、如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物体A和B，它们的质量分别为m1 和m2 ，与地面间的动摩擦因数都是μ，现用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前运动，则A对B的作用力为多大？
A
F
B
f =μN=μ(m1+m2)g
先分析AB整体的受力情况：
AB
G
N
F
f
F合 =F-f =F-μ(m1+m2)g
例与练
1、如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物体A和B，它们的质量分别为m1 和m2 ，与地面间的动摩擦因数都是μ，现用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前运动，则A对B的作用力为多大？
A
F
B
AB
G
N
F
再分析B的受力情况：
B
GB
NB
FB
FB合 =FB-fB=m2a
f
fB
FB =fB+m2a
fB =μNB=μm2g
m2
例与练
2、如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体叠放在一起，放在水平面，m1 与m2、m1与水平面间的动摩擦因数都是0.3，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，要使m1 和m2之间没有相对滑动，水平拉力F最大为多大？
G2
N2
f2
先分析m2的受力情况：
f2 =μN2=μm2g=3N
f2 =m2a
例与练
3、如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体叠放在一起，放在水平面，m1 与m2、m1与水平面间的动摩擦因数都是0.3，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，要使m1 和m2之间没有相对滑动，水平拉力F最大为多大？
4.如图所示,在光滑的水平面上,有等质量的五个物体,每个物体的质量为m.若用水平推力F推1号物体,求:
(1)它们的加速度是多少?
(2)2、3号物体间的压力为多少?
解：因各个物体的加速度相同,可以五个物体整体为研究对象求出整体的加速度.再以3、4、5号物体为研究对象求出2、3号物体间的压力.
对整体 F=5ma
对3、4、5号物体 T=3ma
得 a=F/5m; T=3F/5
五、传输带问题
六、与图像结合的问题
七、临界问题
八、瞬时问题
五、传送带问题：
1、如图所示，传送带保持10m/s的速度运动，现将一质量为0.5kg的小物体从传送带左端放上，设物体与皮带间动摩擦因数为0.1，传送带两端水平距离为2.5m，则物体从左端运动到右端所经历的时间为？
五、传送带问题：
2、如图所示，传送带保持1m/s的速度运动，现将一质量为0.5kg的小物体从传送带左端放上，设物体与皮带间动摩擦因数为0.1，传送带两端水平距离为2.5m，则物体从左端运动到右端所经历的时间为？
24.(2006年高考题19分)一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。
例3、如图所示，传送带与地面的倾角370，从
A到B长度为16m，传送带以10 m /s的速度运
行。在传送带上端A无初速地放一个质量为
0.5 kg的物体，它与传送带之间的 μ＝0.5,
求物体从A到B的时间 ？
五、传输带问题
六、与图像结合的问题
七、临界问题
八、瞬时问题
1. 如图所示，是一辆汽车在两站间行驶的速度图像，汽车所受到的阻力大小为2000N不变，且BC段的牵引力为零，已知汽车的质量为4000kg，则汽车在BC段的加速度大小为 ， OA段汽车的牵引力大小为 。
2、 物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为μA和μB。用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示。利用图象求出A、B两物体与水平面之间动摩擦因数μA和μB的数值。
二．力与运动关系的定性分析
一.动力学的两类基本问题
四．牛顿第二定律的瞬时性
三．正交分解法
五.临界问题
六.皮带问题分析
七.连接体问题
例1．如图所示，当剪断AB、OB舜时，
求两图中小球的加速度。
[例2] 如图所示，A、B两物体的质量分别为M和m，中间用轻弹簧相连，物体与水平面间的摩擦因数为μ，在水平拉力作用下，A、B一起以加速度a向右作匀加速直线运动。试求突然撤去拉力的瞬间，两物体的加速度各为多大。
答案：aA=a ，aB=Ma+μ（M+m）g/m
[练习] 一块木板上叠放着两个物体（如图所示），它们的质量关系为M＝2m，中间用一轻弹簧联结，并处于静止状态。突然抽去木板，此时上、下两物体的加速度各为( )
A、g, 2g; B、0，g
C、0，2g； D、0，1.5g。
　　例4：一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为?=35?的斜面顶端如右图示，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m／s2的加速度向右运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力．
　　解析：用极限法把加速度a推到两个极端来分析，当a较小时（ a ?0），小球受到三个力（重力、绳索的拉力和斜面支持力）作用，此时绳平行于斜面；当a较大时（足够大），小球将“飞离”斜面，此时绳与水平方向夹角未知．那么a=10m／s2向右时，究竟是上述两种情况中的哪一种？
解题时必须先求出小球离开斜面的临界值然后才能确定．
　令小球处在离开斜面的临界状态（N刚好为零）时，斜面向右的加速度为a0，此时小球受力分析如下图所示．
所以小球会离开斜面，受力如下图