2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章运动和力的关系第3节牛顿第二定律(10)课件

牛顿第二定律牛顿第二定律一、影响加速度的因素一、影响加速度的因素：一定,越大,越大 一定,越大,越小结论结论1 1：结论结论2 2：实验结论：实验结论：力和加速度都是矢量,大量的实验表明,加速度的方向与合外力的方向是一致的.且物体所获得的加速度大小仅与物体所受的合外力及其质量有关二、牛顿第二定律：二、牛顿第二定律：1.内容：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,加速度的方向跟合外力的方向相同.国际上规定国际上规定,使质量为使质量为1kg的物体获得的物体获得1m/s2加速度时加速度时,所受的合外力为所受的合外力为1N.在国际单位制在国际单位制中中,比例系数比例系数k为为1.2.数学表达式：国际上规定：三、对牛顿第二定律的理解三、对牛顿第二定律的理解 F与与a都是都是矢量矢量,且且a方向与方向与F 的的方方向向任意时刻均任意时刻均 ；矢量性矢量性:a 与与 F 同时同时 ,同时同时 ,同时同时 ,为瞬时对应关系为瞬时对应关系.瞬时性瞬时性:当物体同时受到几个力的作用时当物体同时受到几个力的作用时,各个力都满足各个力都满足F=ma每个力都独立产生各自的每个力都独立产生各自的加速度加速度,这些加速度的矢量和这些加速度的矢量和,即为物体具有的即为物体具有的 .独立性独立性:1.2.3.相同产生变化消失合加速度4.同体性：同体性：F=ma中中,F,m,a这三个物理量这三个物理量均均是针对是针对 的的.5.因果关系：因果关系：公式公式F=ma表明表明,只要物体所受只要物体所受的合力不为的合力不为0 0,物体就会产生加速即物体就会产生加速即 是产生是产生 的原因的原因6.合外力合外力F 突变突变,加速度加速度a 突突变变,速度速度v 突变突变.可以不可以同一物体 力力加速度可以GNvGNvf合合 合合1.水平面 1）光滑）光滑 2）粗糙）粗糙f=10NG=20N=10N-5N=5Nxyxy在y方向上：列方程（在y轴上没有运动）在x方向上：列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：f=5N=10NF成一定角度成一定角度GNfFxFy)30 xyv)30合合1）粗糙）粗糙G=20N列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：30（GNf)30 xyFxFyv合合f=6N=20N列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：3.斜面GNv 1）光滑）光滑 xyGxGy合合）30G=20N列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：2）粗糙）粗糙 vGNfxyGxGy）30列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：合合f=6NvNf）30 xyGxGy(G=20NG合合 4）F沿斜面推 f=4N)列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：vf）30 xyGxGyG列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：合合=20NNvNf）30 xyGxGyGFxFy 5）F沿水平推 (G=20Nf=4N)=20N合合列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：vNf）30yGxGyGFxFy列方程（在y轴上没有运动）在y方向上：在x方向上：合合x4.一个质量为m的物体被竖直向上抛出,在空中运动过程所受的阻力大小为f,求该物体在上升和下降过程中的加速度.mgmgf fa a1 1上上上上升升升升段段段段v v下下下下降降降降段段段段mgmgf fa a2 2v v上升时,合合根据牛顿第二定律：下降时,合合根据牛顿第二定律：5.一位工人沿水平方向推一质量为45kg的运料车,所用的水平推力为90N,此时运料车的加速度是1.8m/s2.当车运动后这位工人不在推车,运料车的加速度是多少？GFNFf分析：推车时小车受分析：推车时小车受4 4个力；合力为个力；合力为F-F-f.f.加速度为加速度为1.8m/s1.8m/s2 2.不推车时小车受几个力？由谁产生加速度？不推车时小车受几个力？由谁产生加速度？推车时推车时,不推车时不推车时解解:由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得:解得解得:F-f=maa=（F-f）/m=1.5 m/s2 对汽车研究对汽车研究 ,其受力分析如图其受力分析如图.F合=F-fFNGFf汽车前进时的加速度大小为汽车前进时的加速度大小为1.5 m/s2,方向与前进的方方向与前进的方向相同向相同.例例4 4：质量为：质量为8 8 10103 3kgkg的汽车的汽车,在水平的公路上沿直线在水平的公路上沿直线行驶行驶,汽车的牵引力为汽车的牵引力为1.451.45 10104 4N,N,所受阻力为所受阻力为2.5 2.5 10103 3N N求：汽车前进时的加速度求：汽车前进时的加速度五、解题步骤：五、解题步骤：1、确定研究对象、确定研究对象.5、对结果进行检验或讨论、对结果进行检验或讨论.4、求合力、求合力,列方程求解列方程求解.3、选定正方向或建立适当的正交坐标系、选定正方向或建立适当的正交坐标系.2、分析研究对象的受力情况、分析研究对象的受力情况,画出受力图画出受力图.五、总结五、总结一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1 1、内容：物体的加速度跟作用力成正比、内容：物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量跟物体的质量成反比成反比,这就是牛顿第二定律这就是牛顿第二定律.二、对牛顿第二定律二、对牛顿第二定律F F合合=m=ma的理解的理解1、独立性 2、矢量性 3、瞬时性 4、同一性2、数学表达试：aF/mF ma,即F=kma,k比例 系数如果各量都用国际单位,则k=1,所以F=ma牛顿第二定律进一步表述：F合=ma三、对牛顿第二定律三、对牛顿第二定律F F合合=m=ma的运用：解题步骤的运用：解题步骤Q:力和运动之间到底有力和运动之间到底有什么内在联系？什么内在联系？（1）若F合0,则a ,物体处于_.（2）若F合恒量,v0=0,则a=_,物体做_ .（3）若F合变化,则a随着_,物体做_.0平衡状态变化变速运动恒量匀加速直线运动牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用（第1课时）1 1：瞬时性：瞬时性：加速度和力的关系是瞬时对应,a与 F同时产生,同时变化,同时消失；2：矢量性：矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同；3：独立性（或相对性）：独立性（或相对性）：当物体受到几个力的作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分加速度的合成；4：牛顿运动定律的适应范围：牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体而言；牛顿第二定律的性质：牛顿第二定律的两类基本问题牛顿第二定律的两类基本问题1、已知受力情况求运动情况、已知受力情况求运动情况.2、已知运动情况求受力情况、已知运动情况求受力情况.受受力力情情况况受受力力分分析析,画画受受力力图图处处理理受受力力图图,求求合合力力aF=ma运运动动情情况况（s s v v t t a a)运动学规律初始条件 解题思路：解题思路：例例1 1：一个静止在水平地面上的物体：一个静止在水平地面上的物体,质量质量是是2Kg,2Kg,在在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平地的水平拉力作用下沿水平地面向右运动面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦物体与水平地面间的滑动摩擦力是力是4.2N.4.2N.求物体求物体4s4s末的速度和末的速度和4s4s内发生的内发生的位移位移.解：物体的受力如图所示：解：物体的受力如图所示：4s内的位移内的位移FNGfa（正）（正）由图知：由图知：F合合=F-f=6.4N-4.2N=2.2N由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：F=ma4s末的速度末的速度由运动学公式：由运动学公式：例例2 2：如图：如图,质量为质量为2kg2kg的物体静止在水平地面上的物体静止在水平地面上,物体与水平面间的动摩擦物体与水平面间的动摩擦因数为因数为0.2,0.2,现对物体施现对物体施加一个大小加一个大小F=5NF=5N、与水平方向成、与水平方向成=37=370 0角的斜向角的斜向上的拉力上的拉力(如图如图),),已知：已知：g=10m/sg=10m/s2 2,求：求：（1 1）物体在拉力的作用下）物体在拉力的作用下4s4s内通过的位移大小内通过的位移大小（2 2）若）若4s4s后撤去拉力后撤去拉力F,F,则物体还能滑行多远？则物体还能滑行多远？Fxy解：加速阶段：物体解：加速阶段：物体m m受力如受力如图图,建建立图示立图示直角坐标系直角坐标系直角坐标系直角坐标系把把F F分解为分解为F F1 1、F F2 2（如图）（如图）N1Gf1FF1F2由牛顿第二定律由牛顿第二定律,得：得：水平方向：水平方向：Fcos370-f-f1 1=ma=ma1 1 竖直方向：竖直方向：Fsin370+N+N1 1-G=0 -G=0 又又 f1=N1 由由得：得：减速阶段：物体减速阶段：物体m受力如受力如图图,以以以以运动方向为正方向运动方向为正方向运动方向为正方向运动方向为正方向 由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：-f-f2 2=mg=ma=mg=ma2 2故故 a a2 2=-g=-0.2=-g=-0.210m/s10m/s2 2=-2m/s=-2m/s2 2GN2f2aV（正正）又又v=a1t1=0.34m/s=1.2m/s,vt=0由运动学公式由运动学公式v vt t2 2-v-v0 02 2=2as=2as2,2,得：得：物体的滑行距离物体的滑行距离应用牛顿运动定律解题的一般步骤：应用牛顿运动定律解题的一般步骤：1、明确研究、明确研究对象对象和研究和研究过程过程2、画图分析研究对象的受力情况和运动情况；（、画图分析研究对象的受力情况和运动情况；（画图画图很重要很重要,要养成习惯要养成习惯）3、建立直角坐标系、建立直角坐标系,对必要的力进行正交分解或合成对必要的力进行正交分解或合成,并并注意选定注意选定正方向正方向4、应用、应用 Fx=ma 及运动学公式列方程解题及运动学公式列方程解题.Fy=05、对解的合理性进行讨论、对解的合理性进行讨论 我来小结：我来小结：第五节第五节牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用（第2课时）例例3:一个滑雪的人一个滑雪的人,质量质量m=75kg,以以V0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下的初速度沿山坡匀加速地滑下,山坡的倾角山坡的倾角=300,在在t=5s的时间内滑下的的时间内滑下的路程路程s=60m,求滑雪人受到的阻力求滑雪人受到的阻力(包括滑包括滑动摩擦力和空气阻力动摩擦力和空气阻力).解：对人进行受力分析画受力图解：对人进行受力分析画受力图,如下如下因为：因为：V0=2m/s,x=60m,t=5s取沿钭面向下方向为正取沿钭面向下方向为正 G2G1mgNf则：根据运动学公式：求得求得a=4m/s2再由牛顿第二定律可得：再由牛顿第二定律可得：例例4 4：质量为质量为100t100t的机车从停车场出发的机车从停车场出发,经经225m225m后后,速度达到速度达到54km/h,54km/h,此时此时,司机关闭发司机关闭发动机动机,让机车进站让机车进站,机车又行驶机车又行驶125m125m才停止才停止在站上在站上.设运动阻力不变设运动阻力不变,求机车关闭发动求机车关闭发动机前所受到的牵引力机前所受到的牵引力.解：机车的运动情况和受力情况如图所示解：机车的运动情况和受力情况如图所示加速阶段：加速阶段：v0=0,vt=54km/h=15m/s,s1=225mS1=225mV0=0S2=125mV1=15m/sV3=0FNGfGNfa(正正）加速运动加速运动a减速运动减速运动V（正正）由运动学公式：由运动学公式：由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：减速阶段：减速阶段：以运动方向为正方向以运动方向为正方向 v2=54km/h=15m/s,s2=125m,v3=0故故由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：-f=ma2故阻力大小故阻力大小f=-maf=-ma2 2=-10=-105 5(-0.9)N=9(-0.9)N=910104 4N N因此牵引力因此牵引力F=f+ma1=（9104+5104）N=1.4105Nn求解两类问题的求