新人教版 高一必修1 物理4-3牛顿第二定律(24张PPT)

(共24张PPT)
牛顿第二定律
第四章
牛顿运动定律
知识回顾：如何研究加速度跟外力和质
量的关系？
控制变量法——在研究多个物理量之间的关系时，常
使用的一种研究方法。
一、牛顿第二定律
1、文字表述：
物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比————牛顿第二定律
2、比例式表示：
a∝
或
F
∝ma
F=kma
式中k是比例系数，F指的是产生该加速度的力
二、力的单位
由F=kma有：
取
m=1kg
a=1m/s2
则
ma=1kg×1m/s2
=1kg·m/s2
规定1kg·
m/s2
为一个单位的力，为了纪念牛顿，把一个单位的力称为1牛顿，
即1N
=
1kg·m/s2
则K=1，
F=ma
1、同体性
物体在力F的作用下该物体会产生加速度，加速度和该物体所受合力(包括该物体的质量)的这种对应关系称为牛顿第二定律的同体性。
三、牛顿第二定律的特征
即
F、m
、a是对应同一个物体而言的。
m1
F1
m2
F2
牛顿第二定律的同体性特征
2、矢量性
m
F
讨论：
向右的水平力F产生的加速度的方向向哪里？
当向右的水平力F的改为向左时产生的
加速度方向向哪里？
由于加速度和力都是矢量，所以加速度的方向跟产生该加速度的力的方向相同
质量为m的物体置于光滑水平面上
牛顿第二定律的矢量性特征
3、瞬时性
讨论:
物体受拉力F之前做什么运动？
物体受拉力F之后做什么运动？
撤去拉力F后物体做什么运动？
物体运动的加速度随合力的变化而变化，存在着瞬时对应的关系
m
F
质量为m的物体置于光滑水平面上
牛顿第二定律的瞬时性特征
4、独立性
v
●
F
f
如果水平面不光滑，物体水平向右加速运动
讨论：
水平方向受到哪些力？
这些力会产生加速度吗？
这些力可以合成吗？加速度呢？
合力跟合加速度有什么关系？
a
●
af
F合=F-f
a合=a-af
物体受到几个力作用时，分力产生分加速度，合力产生合加速度。
牛顿第二定律的独立性特征
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)
由牛顿第二定律得：
课本例1
F阻
解：沿汽车运动方向建立坐标轴
第一阶段，汽车做匀变速运动
V0=100
km/h=27.8
m/s
，t=70
s
,
v=0
m/s
第二阶段，汽车重新起步加速
F
F合=F－F阻
=2000N-437N=1563N
（1）公式
为定义式，可以通过计算速度的变化率来计算加速度。
讨论：公式
和
都可以用来计算加速度，这两个式子哪一个是定义式？哪一个是决定式？力、加速度、速度变化量之间有什么关系？
（2）
为决定式，可以用产生加速度的力跟质量的比值来计算
（3）由
、
可以知道，加速度的大小取决于合力，而当加速度一定时，速度的大小取决于初速度和加速时间。
正交分解法
平行四边形法
课本例2
一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力F1
和F2
的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？
F1
F2
0
F
x
y
0
F1
F2
有没有其他方法？
0
F1
F2
a2
a1
a
解析一:先求合力,再求加速度
解析二:先求各个力的加速度,再求合加速度.
平行四边形法
课本例2
F1
F2
0
F
如图所示：因为F1=F2=10N,
F1、F2的夹角120°，根据平行四边形定则有：
F合=F1=F2=10N
解析一:
如图，建立平面直角坐标系,把力
F1
和
F2
分别沿x轴和y轴的方向分解
F2的分力为：
由F合＝ma
得：
解析二:
F1的分力为：
x
y
0
F1
F2
课本例2
0
F1
F2
a2
a1
a
根据牛顿第二定律：F=ma
,
加速度满足平行四边形定则，得到
合加速度a=5m/s2
解析三:
正交分解法
平行四边形法
课本例2
一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力F1
和F2
的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？
F1
F2
0
F
x
y
0
F1
F2
0
F1
F2
a2
a1
a
x
y
F1
0
F2
例：一个质量为m的物体，受到一个与水平方向成α角的F1，一个与水平方向成β角F2作用，如图，并且F1不等于F2，求物体在水平方向产生的加速度为多大？
F1X
F2X
解：FX合=F1X+F2X
x
y
F1
0
F2
如何选择坐标轴的方向呢？
基本的原则就是能够使问题简化。例如：
F1X
F2X
F
x
y
GX
Gy
F1y
F2y
G
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。你怎样理解？
解析：根据牛顿第二定律：
与物体的质量无关。
m2
m1
F
a
①
②
③
科学漫步：
用动力学方法测质量
示意图如图所示
牛顿第二定律
1、文字表述：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、公式：
3、力的单位：牛顿(N)1N=1kg·m/s2
4、特性：
同体性、矢量性、
瞬时性、独立性。
5、应用：会用正交分解法求合力；
会用牛顿第二定律解题。
牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？
练习：
（1）一个物体受到F1=4N的力产生a1=2m/s2的加速度，要使它产生a2=6
m/s2的加速度，需要施加多大的力？
解析：根据F=ma
1
F1=ma1
F1=4N
a1=2m/s2
m=2kg
2
F2=ma2
m=2kg
a2=6
m/s2
F2=12N
（2）甲乙两辆实验小车，在相同的力作用下，甲车产生的加速度为1.5
m/s2，乙车产生的加速度为4.5
m/s2，甲车的质量是乙车的几倍？
解析：
根据F=ma
设甲乙两车所受外力为F
F=m甲a甲
F=m乙a乙
a甲=
1.5
m/s2
a乙=
4.5
m/s2
所以
（3）小车里悬挂一小球，如图所示，当小车以加速度a运动时，悬线与竖直线有一固定角度。已知小球质量为50g,a=5.0
m/s2.求悬线对小球的拉力T及与竖直面夹角θ。
θ
θ
F
T
G
①
②
由①
②得
解析：
则