2012高中物理課件 6.2.2牛頓第二定律及應(yīng)用課件 魯科版必修1

1、第2課時(shí)　牛頓第二定律及應(yīng)用,二、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小與所受合外力的大小成_____，與物體的質(zhì)量成_____，加速度方向與合外力方向_____．2．公式表示：F＝kma在國際上，質(zhì)量的單位用kg，加速度單位用_____，且規(guī)定質(zhì)量為1 kg的物體獲得1 m/s2的加速度所需的力為_____，這樣表達(dá)式中的k就等于1，牛頓第二定律表達(dá)式可簡化為：F＝____.,3．意義(1)確定了加速度、力、質(zhì)量間的

2、_____關(guān)系．(2)確定了加速度與合外力這兩個(gè)矢量間的_____關(guān)系，即加速度方向與引起這個(gè)加速度的合外力的方向_____．三、力學(xué)單位制1．國際單位制：由__________和__________組成．2．力學(xué)中的基本單位：長度單位___，質(zhì)量單位____，時(shí)間單位 __.3．導(dǎo)出單位：力學(xué)中利用__________從三個(gè)基本單位推導(dǎo)出來的其他單位．,一、對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律揭示了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)

3、系，著重解決了加速度的大小、方向和決定因素等問題．對(duì)于牛頓第二定律，應(yīng)從以下幾方面加深理解：1．因果性：只要物體所受合力不為0(無論合力多么小)，物體就獲得加速度，即力是產(chǎn)生加速度的原因．力決定加速度，力與速度、速度的變化沒有直接的關(guān)系．,2．矢量性：F＝ma是一個(gè)矢量式，加速度與合外力都是矢量．物體的加速度的方向由它所受的合外力的方向決定，且總與合外力的方向相同(同向性)，而物體的速度方向與合外力的方向之間則并無這種關(guān)系．應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)

4、定正方向，凡是與正方向相同的力和加速度取正值，反之取負(fù)值，在一般情況下取加速度的方向?yàn)檎较颍?3．瞬時(shí)性：牛頓第二定律反映的是力的瞬時(shí)效應(yīng)，所以牛頓第二定律表示的是力的瞬時(shí)作用規(guī)律．物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向決定的．當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí)，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)＝ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的每一瞬時(shí)成立．加速度與力是同一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生(雖有因果關(guān)系，但卻不分先后)、同時(shí)

5、變化、同時(shí)消失．,二、合外力、加速度、速度的關(guān)系1．物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向，合外力與加速度的大小關(guān)系是F＝ma，只要有合外力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只要合外力為零，則加速度為零，與速度的大小無關(guān)．只有速度的變化率才與合外力有必然的聯(lián)系．2．合力與速度同向時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之減速．3．力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力→加速度→速度變化(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化)，物體所受到的合外力決定了物體

6、加速度的大小，而加速度的大小決定了單位時(shí)間內(nèi)速度變化量的大小，加速度的大小與速度大小無必然的聯(lián)系．,物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即a與合力F方向總是相同，但速度v的方向不一定與合外力的方向相同．,2.關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是(　　)A．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合外力是恒定不變的B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C．物體受到的合外力增大時(shí)

7、，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快D．物體所受合外力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài),【解析】　勻變速直線運(yùn)動(dòng)就是加速度恒定不變的直線運(yùn)動(dòng)，所以做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的合外力是恒定不變的，選項(xiàng)A正確；做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的加速度與合外力的方向一定相同，但加速度與速度的方向就不一定相同了．加速度與速度的方向相同時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度與速度的方向相反時(shí)做勻減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體所受的合外力增大時(shí)，它的加速度一定增大，但速度不一定增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

8、物體所受合外力為零時(shí)，加速度為零，但物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】　A,三、由物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況1．基本思路已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以確定物體的運(yùn)動(dòng)情況．2．對(duì)物體進(jìn)行受力分析的依據(jù)(1)每分析一個(gè)力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力．不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一種力的作用．

9、,(2)不要把某個(gè)力和它的分力同時(shí)作為物體所受的力，也不要把某幾個(gè)力與它們的合力同時(shí)作為物體受到的力，應(yīng)只保留物體實(shí)際受到的力．(3)要養(yǎng)成先畫非接觸力(如重力)再畫接觸力(如彈力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣．(4)畫受力示意圖時(shí)，只畫物體受的力，不要畫研究對(duì)象對(duì)其他物體施加的力．(5)有時(shí)要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行受力分析．(6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，分析物體受力，可以化難為易

10、，即需研究“甲對(duì)乙的力”，可先研究“乙對(duì)甲的力”．,【答案】　(1)5 m/s2　(2)4 m/s2　8 m,3．無論是哪種情況，解決問題的關(guān)鍵是對(duì)物體正確地受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，要善于畫圖分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)過程．不論哪類問題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁這一樞紐，通過加速度把運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來，解題思路可表示為：,4.質(zhì)量為0.2 kg的物體從36 m高處由靜止下落，落地時(shí)速度為24 m/s，則物體在下落過程

11、中所受的平均阻力是多少？(g取10 m/s2),【答案】　0.4 N,【答案】　小球向下壓彈簧至壓縮到最短的過程中，F(xiàn)合方向先向下后向上，大小先變小后變大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向始終向下，大小先變大后變?。?物體的加速度由合力決定，物體的速度大小變化則由加速度的方向與速度的方向關(guān)系決定．,【解析】　對(duì)小球進(jìn)行受力分析知：小球水平方向受到彈簧水平向右的彈力，由牛頓第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左

12、．故小車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)，也可能向左做減速運(yùn)動(dòng)，故A、D正確．【答案】　AD,【答案】　(1)7.5 m/s2　方向水平向右　車廂可能水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也可能水平向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)　(2)12.5 N,應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及常用方法(1)一般步驟①確定研究對(duì)象．②進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出受力的示意圖．③建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知量，根據(jù)定律列方程．④統(tǒng)一已知量單位，代值求解．⑤檢查所得

13、結(jié)果是否符合實(shí)際，舍去不合理的解．,【答案】　D,【思路點(diǎn)撥】　牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，求瞬時(shí)加速度時(shí)，當(dāng)物體受到的某個(gè)力發(fā)生變化時(shí)，可能還隱含著其他力也發(fā)生變化，像彈簧、橡皮繩等提供彈力時(shí)，由于形變量較大，彈力不會(huì)瞬間改變，而細(xì)繩、鋼絲、輕桿則不同，由于形變量太小，所提供的彈力會(huì)在瞬間改變．,【答案】　3g方向豎直向下　0,在應(yīng)用牛頓第二定律求解物體的瞬時(shí)加速度時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到輕繩、輕桿、輕彈簧和橡皮繩這些常見

14、的力學(xué)模型．全面準(zhǔn)確地理解它們的特點(diǎn)，可幫助我們靈活正確地分析問題．(1)這些模型的共同點(diǎn)：都是質(zhì)量可忽略的理想化模型，都會(huì)發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，同一時(shí)刻內(nèi)部彈力處處相等且與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．,(2)這些模型的不同點(diǎn)：①輕繩：只能產(chǎn)生拉力，且方向一定沿著繩子背離受力物體，不能承受壓力；認(rèn)為繩子不可伸長，即無論繩子所受拉力多大，長度不變(只要不被拉斷)；繩子的彈力可以發(fā)生突變——瞬時(shí)產(chǎn)生，瞬時(shí)改變，瞬時(shí)消失．②輕桿：既能承受拉力，又可承受

15、壓力，施力或受力方向不一定沿著桿；認(rèn)為桿既不可伸長，也不可縮短，桿的彈力也可以發(fā)生突變．,③輕彈簧：既能承受拉力，也可承受壓力，力的方向沿彈簧的軸線，受力后發(fā)生較大形變，彈簧的長度既可變長，又可變短，遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個(gè)過程，故彈簧的彈力不能突變，在極短時(shí)間內(nèi)可認(rèn)為彈力不變．④橡皮條：只能受拉力，不能承受壓力；其長度只能變長，不能變短，同樣遵循胡克定律；因形變量較大，產(chǎn)生形變或使形變消失都有一個(gè)過程

16、，故橡皮條的彈力同樣不能突變．,【答案】　130.72 m　17.2 s,(1)用牛頓第二定律解題時(shí)求物體所受合力的方法：①合成法若物體只受到兩個(gè)力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，應(yīng)用力的合成法較簡單，注意合外力方向就是加速度方向．②正交分解法當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，常用正交分解法解題，多數(shù)情況下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，此時(shí)有Fx＝ma，F(xiàn)y＝0，特殊情況下分解加速度比分解力更簡單．,4－1：一輛質(zhì)量

17、為1.0×103 kg的小汽車正以10 m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5 m的距離內(nèi)勻減速地停下來，求所需的阻力．,【答案】　4.0×103 N，方向跟速度方向相反,【錯(cuò)解辨析】　錯(cuò)解1和錯(cuò)解2錯(cuò)誤的本質(zhì)都在于認(rèn)為桿的彈力一定沿桿的方向．,1．測(cè)量國際單位制中規(guī)定的三個(gè)力學(xué)基本物理量分別可用的儀器是(　　)A．米尺、彈簧測(cè)力計(jì)、秒表 B．米尺、測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．量筒、天平、秒表 D．米尺、天平、秒

18、表,【解析】　國際單位制中規(guī)定的三個(gè)力學(xué)基本量分別為：長度、質(zhì)量和時(shí)間，依次分別用：米尺、天平和秒表進(jìn)行測(cè)量，故D正確．【答案】　D,【解析】　牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個(gè)量，可求第三個(gè)量．但物體的質(zhì)量是由物體本身決定的，與受力無關(guān)，作用在物體上的合力，是由和它相互作用的物體作用產(chǎn)生的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)．故排除A、B，選C、D.【答案】　CD,【解析】　物體受重力、支持力與水平拉力F三