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1、第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律3.2 牛顿第二定律牛顿第二定律一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 u内容：内容：物体的加速度跟所受的外力的物体的加速度跟所受的外力的合力成正比合力成正比，跟物体的跟物体的质量成反比质量成反比，加速度的方向跟合力的方加速度的方向跟合力的方向相同向相同，即，即F=ma。u理解要点：理解要点： n（1）牛顿第二定律定量揭示了）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系力与运动的关系。对牛顿第二定律的数学表达式对牛顿第二定律的数学表达式F合合=ma，F合合是力，是力，ma 是力的作用效果是力的作用效果，特别要注意不能把，特别要注意不能把ma看作看作是力。是力。n（2）因
2、果关系因果关系：力是使物体产生加速度的原因，：力是使物体产生加速度的原因，力是因力是因，加速度是果加速度是果。u理解要点：理解要点：n（3）瞬时性瞬时性：牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效：牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意注意力的瞬间效果是加速度而不是速度力的瞬间效果是加速度而不是速度。n（4）独立性独立性：物体所受的每一个外力都可以单独：物体所受的每一个外力都可以单独产生一个加速度，这也符合牛顿第二定律，这就产生一个加速度，这也
3、符合牛顿第二定律，这就是是力的独立作用原理力的独立作用原理。所以，我们也可以把物体。所以，我们也可以把物体所受的每个外力所对应的加速度求出来，然后再所受的每个外力所对应的加速度求出来，然后再求其合加速度。求其合加速度。一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 n（4）独立性：独立性：q一个物体可以同时受几个力作用，每一个力都使物一个物体可以同时受几个力作用，每一个力都使物体产生一个效果，如同其它力不存在一样，这就是体产生一个效果，如同其它力不存在一样，这就是力的独立作用原理。力的独立作用原理。力可以合成和分解，效果也可力可以合成和分解，效果也可以合成和分解以合成和分解，其运算法则遵循，其运算法则遵循平
4、行四边形定则平行四边形定则。为此，合力与合效果对应，分力与其分效果对应，为此，合力与合效果对应，分力与其分效果对应，某方向的合力与这一方向的合效果对应。对物体的某方向的合力与这一方向的合效果对应。对物体的运动往往看到的是合效果，在研究具体问题时，可运动往往看到的是合效果，在研究具体问题时，可根据受力特点根据受力特点求合力求合力，让合效果与合力对应；也可，让合效果与合力对应；也可将将效果分解效果分解，让它与某一方向上的分力对应。，让它与某一方向上的分力对应。 一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 u理解要点：理解要点：n（5）矢量性矢量性：牛顿第二定律：牛顿第二定律F合合=ma，F合是矢量，合是矢量
5、，ma也是矢量，且也是矢量，且ma与与合合的方向总是一致的的方向总是一致的。合合可以进行合成与分解，可以进行合成与分解，ma也可以进行合成与分也可以进行合成与分解。用牛顿第二定律研究二维平面或三维空间问解。用牛顿第二定律研究二维平面或三维空间问题时，往往选择适当的坐标系，牛顿第二定律的题时，往往选择适当的坐标系，牛顿第二定律的分量式为分量式为一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 u理解要点：理解要点：n（6）牛顿第二定律）牛顿第二定律F合合=ma定义了力的基本单位：定义了力的基本单位： 牛顿牛顿。q1牛顿牛顿1千克千克米米/秒秒2q1N的物理意义的物理意义：使质量为：使质量为1kg的物体产生的物体
6、产生1m/s2的的加速度所需的力就是加速度所需的力就是1N。一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 u理解要点：理解要点：n（7）首先提出力是改变物体运动状态的原因的是）首先提出力是改变物体运动状态的原因的是伽利略伽利略，动力学的奠基人是动力学的奠基人是牛顿牛顿。n（8）适用范围适用范围：牛顿运动定律只适用于：牛顿运动定律只适用于宏观宏观、低低速速物体，不能用来处理微观粒子和高速物体的运物体，不能用来处理微观粒子和高速物体的运动。动。一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 二、决定物体运动性质的因素二、决定物体运动性质的因素 u物体做什么运动是由物体所受的物体做什么运动是由物体所受的合外力合外力以及它以及
7、它的的初速度初速度决定的。决定的。n1、当物体所受合外力与初速度平行时当物体所受合外力与初速度平行时，物体做，物体做变速变速直线直线运动。如果合外力是恒力，则物体做运动。如果合外力是恒力，则物体做匀变速直线匀变速直线运动运动。若合外力与初速度同向，则做。若合外力与初速度同向，则做加速直线运动加速直线运动；若合外力与初速度反向，则做若合外力与初速度反向，则做减速直线运动减速直线运动n2、当物体所受合外力与初速度不平行时当物体所受合外力与初速度不平行时，物体做，物体做变变速曲线速曲线运动。如果合外力是恒力，则物体做运动。如果合外力是恒力，则物体做匀变速曲匀变速曲线运动线运动（如平抛）。（如平抛）。
8、三、单位制三、单位制 n选定几个物理量作为基本物理量，它们的单位选定几个物理量作为基本物理量，它们的单位规定为规定为基本单位基本单位，那么根据物理公式可以导出，那么根据物理公式可以导出其它物理量的单位，这些称之为其它物理量的单位，这些称之为导出单位导出单位，基，基本单位和导出单位一起组成了本单位和导出单位一起组成了单位制单位制。n国际单位制中的基本单位中学里学到的有国际单位制中的基本单位中学里学到的有：米、：米、千克、秒、摩尔、开、安培。千克、秒、摩尔、开、安培。u1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n例例1、质量为、质量为m的人，站在自动扶梯上，已知鞋底的人，站在自动扶
9、梯上，已知鞋底与扶梯地面间的摩擦系数为与扶梯地面间的摩擦系数为，扶梯与水平面的倾，扶梯与水平面的倾角是角是。当人随扶梯以加速度。当人随扶梯以加速度a一起上升时，人受一起上升时，人受到的摩擦力及扶梯地面对人的支持力各为多大？到的摩擦力及扶梯地面对人的支持力各为多大？四、基本应用四、基本应用aGNaxaayfu1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n练习练习1、质量为、质量为m的物体始终静止在斜面上，求下的物体始终静止在斜面上，求下列情况中斜面对物体的作用力：（列情况中斜面对物体的作用力：（1）斜面向上、）斜面向上、向下以向下以a加速运动；（加速运动；（2）斜面向左以）斜面向左
10、以a加速运动。加速运动。四、基本应用四、基本应用m四、基本应用四、基本应用u1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n例例2、（、（96上海）一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆上海）一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M和和N，他们只能在如图所示平面内摆动。某一瞬时，他们只能在如图所示平面内摆动。某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是（厢运动的可能情况是（ ）nA 车厢作匀速直线运动，车厢作匀速直线运动，M在摆动，在摆动，N在静止在静止nB 车厢作匀速直线运动，车厢作匀速直线运动，M在摆动，在摆动，N也在摆
11、动也在摆动nC 车厢作匀速直线运动，车厢作匀速直线运动，M静止，静止，N在摆动在摆动nD 车厢作匀加速直线运动，车厢作匀加速直线运动，M静止，静止，N也静止也静止A B 四、基本应用四、基本应用u1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n练习练习2、如图所示，在车厢内用倾斜绳、如图所示，在车厢内用倾斜绳A和水平绳和水平绳B同系一个小球，车厢向右作加速运动，两绳的同系一个小球，车厢向右作加速运动，两绳的拉力大小分别为拉力大小分别为TA和和TB。现使车厢向右作加速运。现使车厢向右作加速运动的加速度增大，则两绳拉力大小的变化情况是动的加速度增大，则两绳拉力大小的变化情况是（ ）nA
12、 TA变小变小 B TA不变不变 nC TB变大变大 D TB不变不变 BC 若向左加速，则结果如何？若向左加速，则结果如何？四、基本应用四、基本应用u1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n例例3、如图所示，质量、如图所示，质量M=10Kg的木楔的木楔ABC静置于粗静置于粗糙水平地面上，动摩擦因数糙水平地面上，动摩擦因数=0.02。在木楔的倾角。在木楔的倾角为为30的斜面上，有一质量的斜面上，有一质量m=1.0Kg的物块由静止开的物块由静止开始沿斜面下滑。当滑行路程始沿斜面下滑。当滑行路程s=1.4m时，其速度时，其速度v=1.4m/s，在这过程中木楔没有动。求地面对木楔
13、的，在这过程中木楔没有动。求地面对木楔的摩擦力的大小和方向？摩擦力的大小和方向？0.6N，水平向左，水平向左解牛顿运动定律习题中也可以解牛顿运动定律习题中也可以用整体法和隔离法。用整体法和隔离法。u1利用牛顿运动定律进行受力分析利用牛顿运动定律进行受力分析n练习练习3、一只质量为、一只质量为m的猴子，从质量为的猴子，从质量为M的的竖直的竹竿上以加速度竖直的竹竿上以加速度a匀加速下滑，求竹竿匀加速下滑，求竹竿受到地面的作用力？受到地面的作用力？四、基本应用四、基本应用四、基本应用四、基本应用u2力与运动关系的定性分析力与运动关系的定性分析n例例4、 如图所示，如图所示，轻弹簧下端固定在水平面如图
14、所示，如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是nA小球刚接触弹簧瞬间速度最大小球刚接触弹簧瞬间速度最大nB从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上nC从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小后减小nD从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速从小球接
15、触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大度先减小后增大CD思考思考:反弹时什么位置球与弹簧脱离反弹时什么位置球与弹簧脱离? (原长位置原长位置)四、基本应用四、基本应用u2力与运动关系的定性分析力与运动关系的定性分析n练习练习4、如图所示弹簧左端固定，右端自由伸长到、如图所示弹簧左端固定，右端自由伸长到O点点并系住物体并系住物体m现将弹簧压缩到现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体点，然后释放，物体一直可以运动到一直可以运动到B点如果物体受到的阻力恒定，则点如果物体受到的阻力恒定，则nA物体从物体从A到到O先加速后减速先加速后减速nB物体从物体从A到到O加速运动，从加速运动，从O到到B减速运动
16、减速运动nC物体运动到物体运动到O点时所受合力为零点时所受合力为零nD物体从物体从A到到O的过程加速度逐渐减小的过程加速度逐渐减小A三、基本应用三、基本应用u2力与运动关系的定性分析力与运动关系的定性分析n例题、设雨滴从很高处竖直下落，所受空气阻例题、设雨滴从很高处竖直下落，所受空气阻力和其速度成正比，则雨滴的运动情况是（力和其速度成正比，则雨滴的运动情况是（ ）nA.先加速后减速，最后静止先加速后减速，最后静止nB.先加速后匀速先加速后匀速nC.先加速后减速直至匀速先加速后减速直至匀速nD.加速度逐渐变小到零加速度逐渐变小到零BD三、基本应用三、基本应用u2力与运动关系的定性分析力与运动关系
17、的定性分析n练习、一物体在几个力的共同作用下处于静止练习、一物体在几个力的共同作用下处于静止状态，现使其中向东的一个力状态，现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，的值逐渐减小到零，又马上使其恢复到原值（方向不变），则（又马上使其恢复到原值（方向不变），则（ ）nA.物体始终向西运动物体始终向西运动nB.物体先向西运动后向东运动物体先向西运动后向东运动nC.物体的加速度先增大后减小物体的加速度先增大后减小nD.物体的速度先增大后减小物体的速度先增大后减小AC三、基本应用三、基本应用u3应用牛顿定律解题要领和步骤：应用牛顿定律解题要领和步骤：n（1）基本题型结构：）基本题型结构：q已知物体的受力
18、情况，求物体的运动情况；已知物体的受力情况，求物体的运动情况； q已知物体的运动情况，求物体的受力情况。已知物体的运动情况，求物体的受力情况。q解题时先仔细分析物体的运动过程及这一过程中解题时先仔细分析物体的运动过程及这一过程中各阶段物体的受力情况，然后以加速度各阶段物体的受力情况，然后以加速度a为桥梁，为桥梁，把动力学和运动学联系起来。把动力学和运动学联系起来。三、基本应用三、基本应用u3应用牛顿定律解题要领和步骤：应用牛顿定律解题要领和步骤：n（2）仔细审题，确定研究对象，然后分析物理全过）仔细审题，确定研究对象，然后分析物理全过程，割析各个物理阶段。程，割析各个物理阶段。n（3）正确隔离
19、各个研究对象，进行受力分析，画受）正确隔离各个研究对象，进行受力分析，画受力图（整体、隔离分析）。要能正确和巧妙地应用力图（整体、隔离分析）。要能正确和巧妙地应用正交分解法将力和加速度做对应分解。正交分解法将力和加速度做对应分解。n（4）书写矢量式时，以加速度的方向为矢量的正方）书写矢量式时，以加速度的方向为矢量的正方向。向。n（5）解题时若方程数目不够，还需找出运动学关系）解题时若方程数目不够，还需找出运动学关系或机械结构的几何学关系或其他附加关系。或机械结构的几何学关系或其他附加关系。三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物
20、体的运动情况】n例题例题3、（、（1994上海）假设汽车紧急制动后所受到的上海）假设汽车紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多。当汽车阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多。当汽车以以20米米/秒的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑秒的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约为（行的距离约为（ ）n（A）40米米 （B）20米米 （C）10米米 （D）5米米B三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物体的运动情况】n练习、（练习、（2004全国）如图所示，全国）如图所示，ad、bd、cd是是竖直面内三根固定的光滑
21、细杆，竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d 位于位于同一圆周上，同一圆周上， a点为圆周的最高点，点为圆周的最高点，d点为最低点。点为最低点。每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环分别从滑环分别从 a、b、c处释放（初速为处释放（初速为0），用），用t1、t2、t3依次表示各滑环到达依次表示各滑环到达d所用的时间，则（所用的时间，则（ ）n（A）t1t2t3 （B）t1t2t3n（C）t3 t1t2、 （D）t1t2t3D三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的受力情况，求物体的运动情况已知物体的受力情况，求物体的运动
22、情况】n练习、（练习、（2007上海）如图所示，物体从光滑斜面上的上海）如图所示，物体从光滑斜面上的A点点由静止开始下滑，经过由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过点后进入水平面（设经过B点前后点前后速度大小不变），最后停在速度大小不变），最后停在C点。每隔点。每隔0.2秒钟通过速度传秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据（重力感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据（重力加速度加速度g10m/s2）n求：（求：（1）斜面的倾角）斜面的倾角；（；（2）物体和水平面之间的动摩擦）物体和水平面之间的动摩擦因数因数；（；（3）t0.6s时的瞬时速度时的瞬时速度v。t
23、（s）0.00.20.41.21.4v（m/s）0.01.02.01.10.7三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况】n例题、（例题、（1996上海）某消防队员从一平台上跳下，下落上海）某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了下降了0.5m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力约为（ ）n（A）自身所受重力的）自身所受重力的2倍倍n（B）自身所受重力的）自身所受重力的5倍
24、倍n（C）自身所受重力的）自身所受重力的8倍倍n（D）自身所受重力的）自身所受重力的10倍倍B三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况】n练习、（练习、（2002全国）蹦床是运动员在一张绷紧的弹性全国）蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为量为60kg的运动员，从离水平网面的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运高处。已知运动员
25、与网接触的时间为动员与网接触的时间为1.2s。若把在这段时间内网对运。若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。 三、基本应用三、基本应用u两类题型两类题型n【已知物体的运动情况，求物体的受力情况已知物体的运动情况，求物体的受力情况】n练习、（练习、（2007上海）固定光滑细杆与地面成一定倾角，上海）固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用作用下向上运动，推力下向上运动，推力F与小环速度与小环速度v随时间变化规律如图所随时间变化规律如图所示，取重力加速度示，取重力加速度g10m/s2。求：。求：n（1）小环的质量）小环的质量m；n（2）细杆与地面间倾角）细杆与地面间倾角。
