4.3 牛顿第二定律 —【新教材】粤教版（2019）高中物理必修一课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
4.3
牛顿第二定律
力
运动状态变化
速度变化
产生加速度
力是产生加速度的原因
知识回顾：
1.力和运动的关系是怎样的呢?
?
a
F
m
二
一
实验：探究加速度与力、质量的关系
探究方法：
控制变量法
加速度与力的关系
加速度与质量的关系
a
∝
F
a
∝
数字化实验过程及结果分析
保持滑块的质量m不变，改变拉力F，
可以得到滑块的v-t图像
对结果进行
分析可知：
a∝F
保持滑块的拉力F不变，改变拉力m，
可以得到滑块的v-t图像
a∝1/m
归纳小结
通过数字化实验的结果进行分析，我们验证了：
（1）当保持物体的质量不变时，加速度a与作用力F成正比。用数学式子表示为a∝F；
（2）在作用力一定的情况下，物体的加速度a与其质量成反比，用数学式子表示为a∝1/m。
推导：
a
∝
F
F
∝ma
正比于
a
∝
m
1
a∝
m
F
F
＝k
ma
k
为比例系数
国际单位制中，力的单位是牛顿，“1N”的力是使质量是1kg的物体获得加速度1
m/s2的加速度所需要的力，
人为规定
:
1N=1kg.m/s2
所以，如果F,a,m都用国际制单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成
F
＝ma
牛顿第二定律的数学表达式
F
＝k
ma
思考：k=?
牛顿第二定律
内容：物体加速度的大小跟它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
＝ma
牛顿第二定律更一般的表述：
物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比;加速度的方向跟合力的方向相同.
问题1.
牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？
力是产生加速度的原因
因果性
对牛顿第二定律的理解
问题2.
在牛顿第二定律的表达式
F
=
ma
中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？
物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度
a
的方向与力F的方向是一致的。
矢量性
问题3.
从牛顿第二定律的内容分析,
F、m、
a是对于几个物体而言的?
F、m、a
都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。
同体性
问题4.放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F作用下由静止开始运动，
(1)如果力F逐渐减小到0的过程中，物体的加速度将怎样变化?速度将怎样变化?
(2)当力F减到0时，加速度为___,速度达到___
加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失.即:同时产生,同时消失,同时变化.
瞬时对应性
加速度减小，速度增大
0
最大
问题5.如图：一质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为2N的力F1，则
(1)
物体产生的加速度是多大？
F1
N
G
F2
a2
a1
(2)若在3s末给物体再加上一个大小也是2N，方向水平向左的拉力F2，则物体的加速度是多大？
(3)3s后物体的加速度为0，那是不是说3s后F1不再产生加速度了呢？
（2m/s2）
（0）
物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。物体的加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。
独立性
讨论：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？为什么？
答：没有矛盾，
(1)从平衡角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力为0，所以加速度也为0；
(2)从力的角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度，但相互抵消，所以合加速度也是0
G=mg
F
N
汽车重新加速时的受力情况
某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，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
G
FN
f阻
f阻
F
FN
G
例1：
解:
设汽车运动方向为正方向
关闭发动机后：
汽车水平受力如右图(1)
汽车初速
v0=100km/h=27.8m/s
汽车末速
v=0
汽车运动时间
t=70s
因此，汽车的加速度
有牛顿第二定律得汽车受到的阻力为
负号表示与速度方向相反
f阻
x
图(1)减速时
重新启动后：汽车水平受力如右图(2)
F合=F-f阻
=2000N-437N
=1563N
有牛顿第二定律得汽车的加速度为
加速度方向与汽车速度方向相同
f阻
F
图(2)加速时
x
下列说法正确的是：
1、物体合外力减小时，加速度一定减小
2、物体合外力减小时，速度一定减小
3、物体速度为零，合外力一定为零
4、物体合外力为零时，速度一定为零
5、物体的运动方向一定跟合外力方向相同
6、物体的加速度方向一定跟合外力方向相同
小试牛刀:
练习一：
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/s2
练习二：
答案：ABC
练习三：
如图所示,质量为4
kg的物体静止于光滑的水平面上,若物体受到大小为20
Ｎ,与水平方向成60°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大?(ｇ取10
m/s2)
解：对物体进行受力分析，如图：
在竖直方向上合力为零，
在水平方向上，F合=Fcosθ
由牛顿第二定律得：
代入数据可解得物体的加速度a=2.5
m/s2.
图1
F
mg
FN
θ
牛顿第二定律
1、内容:物体加速度与合外力F合成正比.与质量m成反比.加速度方向与合外力方向相同.
小
结
一、研究过程：控制变量法
二、牛顿第二定律
F合=ma
2、公式：
3、对牛顿第二定律的理解：
同体性
矢量性
瞬时性
独立性
牛顿第二定律
小
结
三、运用牛顿第二定律解题的一般步骤
1、确定研究对象；
2、对研究对象进行受力分析及运动状态分析；
3、求出合力；
4、根据牛顿第二定律F=ma建立方程并求解。