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1、第四章力与运动 第四节牛顿第二定律 1 理解牛顿第二定律的内容和公式 学习目标 2 理解1N力的大小定义 3 了解信息技术 数据采集器 在探究牛顿第二定律实验中的作用 一 计算机实时实验的结果 通过对加速度与物体质量 合外力的关系的探究实验 我们得出了物体加速度与合外力成正比 与质量成反比的结论 为了进一步精确测量气垫导轨上滑块运动时的瞬时速度 我们采用数据采集器 利用计算机辅助进行精确计算 二 数据采集器的工作原理 1 位置传感器发出的脉冲通过反射屏反射回传感器 计算机根据传播速度与时间判断出滑块的位置 2 传感器发出脉冲的频率为每秒20万次 精确记录滑块位置随时间变化的规律 再通过计算机计
2、算得出各点的速度 3 通过计算机绘图 得出滑块速度随时间变化的规律 二 数据采集器的工作原理 三 牛顿第二定律及其数学表示 通过对质量一定的滑块的速度 时间图像分析 可以得到 通过对拉力相同质量不同时速度 时间图象分析 又可以得到 结合 式 可得 三 牛顿第二定律及其数学表示 力和加速度都是矢量 大量的实验已经证实 加速度的方向与合外力方向是一致的 且物体所获得的加速度大小 仅与物体所受的合力及其质量有关 牛顿第二定律 物体的加速度跟所受合外力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟合外力的方向相同 写成等式为 国际上规定 质量为1kg的物体 获得1m s2的加速度时 受到的合外力为1N F
3、 m a均取国际单位时 k为1 讨论与交流 在初中的学习中 我们知道物体重力与质量间的关系为G mg 式中g 9 8N kg 在高中的学习中 又知道重力加速度g 9 8m s2 两者之间有什么关系呢 g 9 8N kg 是地球对一定质量物体的吸引而产生向下的重力 表示了重力与质量间的比例关系 g 9 8m s2 也是地球对物体的吸引而产生向下的速度变化快慢 牛顿第二定律建立了联系力与运动的桥梁 g单位的取用要视具体的问题决定 解决力学问题时 g一般用g 9 8N kg 解决运动学问题时 g一般用g 9 8m s2 例题 1 下列根据公式F合 ma进行的判断中 正确的是 A 物体所受的合外力由物
4、体的质量决定 物体的质量越大 所受的合外力就越大B 物体所受的合外力由其加速度决定 物体的加速度越大 所受的合外力就越大C 物体所受的合外力是由物体的质量和加速度共同决定的D 物体的质量和加速度的乘积可以量度该物体所受的合外力 分析 物体所受的力是外在的因素 与物体本身是没有关系的 但一个一定质量的物体受力产生的加速度大小可以量度力的大小 即就是从质量与加速度的乘积可以知道物体所受力的大小 D 练习 1 静止在光滑水平面上的物体受到一个大小逐渐变小 但方向保持不变的水平力作用 物体将做的运动是 A 匀加速直线运动B 加速度逐渐变小的加速直线运动C 加速度逐渐变小的减速直线运动D 条件不足 无法判断 B 2 如图所示 一质量为m的木块在水平面上滑行 受到一与运动方向相反的水平力F的作用 已知木块与水平面间的动摩擦因数为 求木块的加速度 五 小结 1 利用气垫导轨 数据采集器 计算机等辅助 可以十分精确地得出加速度与质量 合外力的关系 2 牛顿第二定律的表达示为 F ma F 单位 Nm 单位 kga 单位 m s2
