《高中物理 第4章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第4章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教版必修1（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3节牛顿第二定律节牛顿第二定律( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.掌握牛顿第二定律的内容和公式掌握牛顿第二定律的内容和公式2.2.知道在国际单位制中力的单位知道在国际单位制中力的单位“牛顿牛顿”是怎样定义的是怎样定义的3.3.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算过程与方法过程与方法1.1.以实验为基础以实验为基础, ,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系, ,进而总结出牛顿第二定律进而总结出牛顿第二定律2.2.能从实际运动中抽象出模型并用牛顿第二定律加
2、以解决能从实际运动中抽象出模型并用牛顿第二定律加以解决情感态度与价值观情感态度与价值观1.1.渗透物理学研究方法的教育渗透物理学研究方法的教育2.2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的理解教学难点教学难点牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用三、重难点突破方略三、重难点突破方略牛顿第二定律的突破方略牛顿第二定律的突破方略【思考与讨论思考与讨论1 1】 上一节教材得出了物体的加速度跟作用力、物体的质上一节教材得出了物体的加速度跟作用力、物体的质量的关系量
3、的关系, ,牛顿第二定律更具体地描述了这种关系牛顿第二定律更具体地描述了这种关系. .(1)(1)牛顿第二定律的内容是什么牛顿第二定律的内容是什么? ?学生学生: :物体的加速度跟作用力成正比物体的加速度跟作用力成正比, ,跟物体的质量成反比跟物体的质量成反比, ,加速度的方向加速度的方向跟作用力的方向相同跟作用力的方向相同. .(2)(2)物体的加速度跟作用力成正比物体的加速度跟作用力成正比, ,其比例式如何表示其比例式如何表示? ?物体的加速度跟物物体的加速度跟物体的质量成反比体的质量成反比, ,其比例式如何表示其比例式如何表示? ?学生学生:a=k:a=k1 1F,a=kF,a=k2 2
4、 (k (k1 1,k,k2 2为比例系数为比例系数).).(3)(3)那么那么, ,牛顿第二定律内容的比例式又如何表示牛顿第二定律内容的比例式又如何表示? ?学生学生:F=kma(k:F=kma(k为比例系数为比例系数).).(4)(4)实际的物体受到的作用力往往不止一个实际的物体受到的作用力往往不止一个, ,若物体受多个力的共同作用若物体受多个力的共同作用, ,则力则力F F指的是什么指的是什么? ?学生学生: :若物体受多个力的共同作用若物体受多个力的共同作用, ,则力则力F F指的是物体所受的合力指的是物体所受的合力. .【思考与讨论思考与讨论2 2】 (1)(1)提问提问: :国际上
5、对力的单位国际上对力的单位“牛顿牛顿”是怎样定义的是怎样定义的, ,即规定了多大的力作为即规定了多大的力作为1 N?1 N?请学生们阅读教材得出请学生们阅读教材得出. .学生学生: :使质量为使质量为1 kg1 kg的物体产生的物体产生1 m/s1 m/s2 2的加速度的力的加速度的力, ,叫做叫做1 N.1 N.(2)(2)提问提问: :在规定了力的单位后在规定了力的单位后, ,表达式表达式F=F=kmakma中的各个物理量如果都采用中的各个物理量如果都采用国际单位国际单位, ,则变成了怎样的形式则变成了怎样的形式? ?学生学生: :牛顿第二定律的表达式为牛顿第二定律的表达式为F=ma.F=
6、ma.【教师讲授教师讲授】 F= F=kmakma中的比例常数中的比例常数k k与式中各物理量单位的选取有关与式中各物理量单位的选取有关, ,若若各量的单位均采用国际单位各量的单位均采用国际单位, ,则则k=1.k=1.牛顿第二定律的表达式变为牛顿第二定律的表达式变为F=ma.F=ma.课堂探究课堂探究自主学习自主学习达标测评达标测评自主学习自主学习 课前预习课前预习感悟新知感悟新知( (教师参考教师参考) )情境链接一情境链接一如图所示的赛车如图所示的赛车, ,为什么它的质量比一般的小汽车质量小得多为什么它的质量比一般的小汽车质量小得多, ,而且还安装一个功率而且还安装一个功率很大的发动机很
7、大的发动机? ?信息信息竞赛用的小汽车要求提速快竞赛用的小汽车要求提速快( (即加速度大即加速度大),),功率强大的发动机能够提供很大的牵引功率强大的发动机能够提供很大的牵引力力, ,而且质量小而且质量小, ,所以启动快所以启动快, ,可以在四五秒的时间内从静止加速到可以在四五秒的时间内从静止加速到100 km/h,100 km/h,为比赛为比赛赢得了时间赢得了时间, ,而普通小汽车从静止加速到而普通小汽车从静止加速到100 km/h,100 km/h,需要十几秒的时间需要十几秒的时间. .满载货车加满载货车加速就更慢了速就更慢了. .由此可见物体运动的加速度由此可见物体运动的加速度, ,既与
8、受力有关还跟质量有关既与受力有关还跟质量有关, ,受力越大受力越大, ,加加速度越大速度越大( (质量质量m m一定一定),),质量越小质量越小, ,加速度越大加速度越大( (力力F F一定一定).). 情境链接二情境链接二我国研制的一种捆绑式火箭我国研制的一种捆绑式火箭, ,起飞推力非常巨大起飞推力非常巨大, ,达到达到6.06.010106 6 N, N,可以用来发射小可以用来发射小型载人飞船型载人飞船, ,总起飞质量达总起飞质量达461 t.461 t.昆虫沫蝉的身体仅昆虫沫蝉的身体仅6 mm6 mm长长, ,当沫蝉起跳时当沫蝉起跳时, ,加速度加速度可以达到可以达到4 000 m/s4
9、 000 m/s2 2. .受力大的物体其加速度一定大吗受力大的物体其加速度一定大吗? ?信息信息物体的加速度由作用力和物体的质量共同决定物体的加速度由作用力和物体的质量共同决定. .虽然捆绑式火箭的起飞推力巨大虽然捆绑式火箭的起飞推力巨大, ,但但是总起飞质量也非常大是总起飞质量也非常大, ,产生的加速度并不大产生的加速度并不大. .教材梳理教材梳理一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1.1.内容内容: :物体加速度的大小跟它受到的作用力成物体加速度的大小跟它受到的作用力成 , ,跟它的质量成跟它的质量成 , ,加速度的方向跟作用力的方向加速度的方向跟作用力的方向 . .2.2.表达式表达式:F
10、=:F= ,k,k是比例系数是比例系数,F,F是物体所受的是物体所受的 . .想想一一想想 由由牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知无无论论怎怎样样小小的的力力都都可可以以产产生生加加速速度度, ,可可是是, ,当当我我们们用用力力提提一一个个很很重重的的箱箱子子, ,却却提提不不动动它它, ,这这跟跟牛牛顿顿第第二二定定律律矛矛盾盾吗吗? ?应应该该怎样解释这个现象怎样解释这个现象? ?答答案案: :这这跟跟牛牛顿顿第第二二定定律律不不矛矛盾盾. .物物体体受受多多个个力力作作用用时时, ,牛牛顿顿第第二二定定律律中中的的力力F F指的是物体所受的合力指的是物体所受的合力. .正比正比反比反比相
11、同相同kmakma合力合力二、力的单位二、力的单位1.1.单位单位: :国际单位制中是国际单位制中是 , ,符号是符号是N.N.2.1 N2.1 N的物理意的物理意义义: :使质量为使质量为1 kg1 kg的物体产生的物体产生1 m/s1 m/s2 2的加速度的力的加速度的力, ,称为称为1 N,1 N,即即1 N=1 N= . .3.3.比例系数比例系数k k的意义的意义:k:k的数值由的数值由F,m,aF,m,a三个物理量的单位共同决定三个物理量的单位共同决定, ,若三量若三量都取国际单位都取国际单位, ,则则k=1,k=1,牛顿第二定律的表达式可写作牛顿第二定律的表达式可写作F=F= .
12、 .想一想想一想 质量不同的物体质量不同的物体, ,所受的重力不一样所受的重力不一样, ,它们自由下落时加速度却是它们自由下落时加速度却是一样的一样的, ,你知道这是为什么吗你知道这是为什么吗? ?答案答案: :自由下落的物体只受重力的作用自由下落的物体只受重力的作用, ,由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知, ,物体下落的物体下落的加速度加速度a= =g,a= =g,所以做自由落体运动的物体所以做自由落体运动的物体, ,其运动的加速度都是重力其运动的加速度都是重力加速度加速度g,g,与物体的质量大小无关与物体的质量大小无关. .牛顿牛顿1 kg1 kgm/sm/s2 2mama1.1.牛顿第
13、一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(.() )2.2.我们用较小的力推一个很重的箱子我们用较小的力推一个很重的箱子, ,箱子不动箱子不动, ,可见牛顿第二定律不适用可见牛顿第二定律不适用于较小的力于较小的力.(.() )3.3.加速度的方向跟作用力的方向没必然联系加速度的方向跟作用力的方向没必然联系.(.() )4.4.若力、质量、加速度三个物理量都取国际单位若力、质量、加速度三个物理量都取国际单位, ,则公式则公式F=F=kmakma的的k k就等于就等于1.(1.() )5.1 N5.1 N的力可以使质量为的力可以使质量为1 kg1 k
14、g的物体的物体, ,产生产生1 m/s1 m/s2 2的加速度的加速度.(.() )思考判断思考判断答案答案: :1.1.2.2.3.3.4.4.5. 5. 要点一要点一课堂探究课堂探究 核心导学核心导学要点探究要点探究【问题导学问题导学】对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解 1.1.静止在光滑水平面上的重物静止在光滑水平面上的重物, ,受到一个很小的水平推力受到一个很小的水平推力, ,在力刚开始作在力刚开始作用的瞬间用的瞬间, ,重物是否立即获得加速度重物是否立即获得加速度, ,是否立即有了速度是否立即有了速度, ,为什么为什么? ?答案答案: :是是, ,否否. .力是产生加速度的原因
15、力是产生加速度的原因, ,力与加速度具有同时性力与加速度具有同时性, ,故在力作用故在力作用的瞬间的瞬间, ,物体立即获得加速度物体立即获得加速度, ,但由但由vv= =atat可知可知, ,要使物体获得速度必须要使物体获得速度必须经过一段时间经过一段时间. .2.2.用力去推水平地面上的大石块用力去推水平地面上的大石块, ,却没有推动却没有推动, ,是否说明这个力没有产生是否说明这个力没有产生加速度加速度? ?答案答案: :否否. .当物体受到几个力作用时当物体受到几个力作用时, ,每个力各自独立地使物体产生一个加每个力各自独立地使物体产生一个加速度速度, ,但物体表现出来的加速度却只有一个
16、但物体表现出来的加速度却只有一个, ,即各个力产生加速度的矢量即各个力产生加速度的矢量和和, ,石块没被推动说明石块的合加速度为零石块没被推动说明石块的合加速度为零, ,并不是这个力没产生加速度并不是这个力没产生加速度. .【要点归纳要点归纳】对牛顿第二定律的理解要点对牛顿第二定律的理解要点因果性因果性力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因, ,物体的加速度是力这一外因和质量这一内因物体的加速度是力这一外因和质量这一内因共同作用的结果共同作用的结果矢量性矢量性公式公式F=maF=ma是矢量式是矢量式,a,a在任一瞬时的方向均与在任一瞬时的方向均与F F方向相同方向相同, ,当当F F方向变化
17、方向变化时时,a,a的方向同时变化的方向同时变化, ,且任意时刻二者方向始终一致且任意时刻二者方向始终一致瞬时性瞬时性牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系系,a,a为某一时刻的加速度为某一时刻的加速度,F,F为该时刻物体所受的合外力为该时刻物体所受的合外力同一性同一性F=maF=ma中中F,m,aF,m,a必须对应同一物体或同一系统必须对应同一物体或同一系统独立性独立性作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律, ,而而物体的实际加速度则是每个
18、力产生的加速度的矢量和物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和, ,分力和加速度分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律, ,即即F Fx x= =mamax x,F,Fy y=ma=may y【例例1 1】 ( (多选多选) )关于牛顿第二定律的下列说法中关于牛顿第二定律的下列说法中, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定, ,与物体的速度与物体的速度大小无关大小无关B.B.物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定物体加速度的方向只由它所受
19、合力的方向决定, ,与速度方向无关与速度方向无关C.C.物体所受合力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的物体所受合力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的D.D.一旦物体所受合力为零一旦物体所受合力为零, ,则物体的加速度立即为零则物体的加速度立即为零, ,其速度也一定立即变为其速度也一定立即变为零零AB AB 核心点拨核心点拨(1)(1)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. .(2)(2)加速度由合外力和物体质量共同决定加速度由合外力和物体质量共同决定. .(3)(3)加加速速度度的的方方向向与与速速度度变变化化方方向向一一定定相相同同, ,但但与与速速度度方方向向没
20、没有有必必然然的的关系关系. .解解析析: :对对于于某某个个物物体体, ,合合力力的的大大小小决决定定加加速速度度的的大大小小, ,合合力力的的方方向向决决定定加加速速度度的的方方向向, ,而而与与速速度度的的方方向向无无关关, ,选选项项A,BA,B正正确确; ;物物体体所所受受合合力力方方向向、物物体体加加速速度度方方向向与与速速度度方方向向无无必必然然的的关关系系, ,选选项项C C错错误误; ;合合力力一一旦旦为为零零, ,则加速度立即为零则加速度立即为零, ,而此时物体的速度不一定为零而此时物体的速度不一定为零, ,选项选项D D错误错误. .误区警示误区警示关于牛顿第二定律理解的
21、三大误区关于牛顿第二定律理解的三大误区(1)(1)认为先有力认为先有力, ,后有加速度后有加速度: :物体的加速度和合外力是同时产生的物体的加速度和合外力是同时产生的, ,不分不分先后先后, ,但有因果性但有因果性. .力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因, ,没有力就没有加速度没有力就没有加速度. .(3)(3)认为作用力与认为作用力与m m和和a a都成正比都成正比: :不能由不能由F=maF=ma得出得出FmFm、FaFa的结论的结论, ,物物体所受合外力的大小是由物体的受力情况决定的体所受合外力的大小是由物体的受力情况决定的, ,与物体的质量和加速与物体的质量和加速度无关度无关.
22、.( (教师备用教师备用) )例例1 1- -1 1: :( (多选多选) )下列对牛顿第二定律的表达式下列对牛顿第二定律的表达式F=maF=ma及其变形公式的理解及其变形公式的理解, ,正确的是正确的是( ( ) )CD CD 解析解析: :牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式F=maF=ma确定了各物理量之间的数量关系确定了各物理量之间的数量关系, ,即已知两个量即已知两个量, ,可求第三个量可求第三个量, ,作用在物体上的合外力作用在物体上的合外力, ,可由物体的可由物体的质量和加速度计算质量和加速度计算, ,并不由它们决定并不由它们决定, ,选项选项A A错误错误; ;质量是物体本
23、身的质量是物体本身的属性属性, ,由物体本身决定由物体本身决定, ,与物体是否受力无关与物体是否受力无关, ,选项选项B B错误错误; ;物体的加物体的加速度与合外力成正比速度与合外力成正比, ,与质量成反比与质量成反比,m,m可由其他两量求得可由其他两量求得. .选项选项C,DC,D正确正确. . 针对训练针对训练1 1:(:(20172017上海静安高一检测上海静安高一检测) )竖直向上飞行的子弹竖直向上飞行的子弹, ,达到最高点达到最高点后又返回原处后又返回原处, ,假设整个运动过程中假设整个运动过程中, ,子弹受到的阻力与速度的大小成正比子弹受到的阻力与速度的大小成正比, ,则整个过程
24、中则整个过程中, ,加速度大小的变化是加速度大小的变化是( ( ) )A.A.始终变大始终变大 B.B.始终变小始终变小C.C.先变大后变小先变大后变小 D.D.先变小后变大先变小后变大B B 要点二要点二【问题导学问题导学】1.1.在应用牛顿第二定律解题时在应用牛顿第二定律解题时, ,除了分析物体的受力情况外除了分析物体的受力情况外, ,还需要考虑还需要考虑物体对其他物体的施力情况吗物体对其他物体的施力情况吗? ?答案答案: :不需要不需要. .牛顿第二定律中的牛顿第二定律中的“F F”是物体受到的其他物体对它的作用是物体受到的其他物体对它的作用力力, ,而不是此物体对其他物体的作用力而不是
25、此物体对其他物体的作用力. .牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用2.2.在应用公式在应用公式F=maF=ma进行计算时进行计算时, ,若若F F的单位用牛顿的单位用牛顿(N),m(N),m的单位用克的单位用克(g)(g)是是否可以否可以? ?答案答案: :不可以不可以. .公式中的各量必须用国际单位公式中的各量必须用国际单位. .若不然若不然, ,公式中的比例系数公式中的比例系数就不再等于就不再等于1.1.【要点归纳要点归纳】已知物体受力求加速度的方法已知物体受力求加速度的方法(1)(1)矢量合成法矢量合成法: :若物体只受两个力作用时若物体只受两个力作用时, ,应用平行四边形求这两个力的应
26、用平行四边形求这两个力的合力合力, ,再由牛顿第二定律求出物体的加速度大小再由牛顿第二定律求出物体的加速度大小, ,合力的方向就是加速度合力的方向就是加速度方向方向. .(2)(2)正交分解法正交分解法: :当物体受多个力作用时当物体受多个力作用时, ,常用正交分解法求物体所受的合常用正交分解法求物体所受的合力力, ,应用牛顿第二定律求加速度应用牛顿第二定律求加速度. .在实际应用中的受力分解在实际应用中的受力分解, ,常将加速度所常将加速度所在的方向选为在的方向选为x x轴或轴或y y轴轴, ,有时也可分解加速度有时也可分解加速度, ,即即【例例2 2】 如图所示如图所示, ,沿水平方向做匀
27、变速直线运动的车厢中沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中, ,悬挂小球的悬悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角线偏离竖直方向的夹角=37=37, ,小球和车厢相对静止小球和车厢相对静止, ,小球的质量为小球的质量为1 kg1 kg(sin 37(sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8,=0.8,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2).).求求: :(1)(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况; ;(2)(2)悬线对小球的拉力大小悬线对小球的拉力大小. .核心点拨核心点拨 小球运动的加速度方向是水平向右的小球运动的加速度方向是水平
28、向右的, ,合力与加速度方向合力与加速度方向相同相同, ,也是水平向右的也是水平向右的. .解析解析: :法一法一合成法合成法(1)(1)由于车厢沿水平方向运动由于车厢沿水平方向运动, ,所以小球有水平方向的加速度所以小球有水平方向的加速度, ,所受合力所受合力F F沿水平方向沿水平方向. .选小球为研究对象选小球为研究对象, ,受力分析如图受力分析如图( (甲甲) )所示所示. .由几何关系可得由几何关系可得F=mgtan F=mgtan 小球的加速度小球的加速度a= =gtan =7.5 m/sa= =gtan =7.5 m/s2 2, ,方向向右方向向右. .则车厢做向右的匀加速直线运动
29、或向左的匀减速直线运动则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动. .法二法二正交分解法正交分解法以水平向右为以水平向右为x x轴正方向建立坐标系轴正方向建立坐标系, ,并将悬线对小球的拉力并将悬线对小球的拉力F FT T正交分解正交分解, ,如图如图( (乙乙) )所示所示. .则沿水平方向有则沿水平方向有F FT Tsin =masin =ma竖直方向有竖直方向有F FT Tcos -mg=0cos -mg=0联立解得联立解得a=7.5 m/sa=7.5 m/s2 2,F,FT T=12.5 N=12.5 N且加速度方向向右且加速度方向向右, ,故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的
30、匀减速直线故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动运动. .答案答案: :(1)(1)见解析见解析 (2)12.5 N(2)12.5 N规律方法规律方法应用牛顿第二定律解题的步骤应用牛顿第二定律解题的步骤( (教师备用教师备用) )例例2 2- -1:1:质量为质量为m m的木块的木块, ,以一定的初速度沿倾角为以一定的初速度沿倾角为的固定斜面向上滑的固定斜面向上滑动动, ,木块与斜面间的动摩擦因数为木块与斜面间的动摩擦因数为,如图所示如图所示. .(1)(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向求向上滑动时木块的加速度的大小和方向. .(2)(2)若此木块滑到最大高度后若此木块滑到
31、最大高度后, ,能沿斜面下滑能沿斜面下滑, ,求下滑时木块的加速度的求下滑时木块的加速度的大小和方向大小和方向. .思维导图思维导图解答本题时可按以下思路进行解答本题时可按以下思路进行: :解析解析: :(1)(1)以木块为研究对象以木块为研究对象, ,木块受到重力、斜面支持力和摩擦力三个力的木块受到重力、斜面支持力和摩擦力三个力的作用作用, ,应采用正交分解法求解应采用正交分解法求解, ,以加速度的方向为以加速度的方向为x x轴正方向轴正方向, ,垂直斜面向上垂直斜面向上为为y y轴正方向轴正方向, ,建立坐标系建立坐标系. .木块上滑时其受力如图木块上滑时其受力如图( (甲甲) )所示所示
32、, ,根据题意根据题意, ,加速加速度的方向沿斜面向下度的方向沿斜面向下, ,将各个力正交分解将各个力正交分解. .根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有mgsin +Fmgsin +Ff f=ma,F=ma,FN N-mgcos =0-mgcos =0又又F Ff f=F=FN N, ,联立解得联立解得a=g(sin +cos ).a=g(sin +cos ).(2)(2)木块下滑时其受力情况如图木块下滑时其受力情况如图( (乙乙) )所示所示, ,木块的加木块的加速度方向沿斜面向下速度方向沿斜面向下. .根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有mgsin -Fmgsin -Ff f=ma,F=m
33、a,FN N-mgcos =0-mgcos =0又又F Ff f=F=FN N,联立解得联立解得a=g(sin -cos ).a=g(sin -cos ).答案答案: :(1)g(sin +cos ),(1)g(sin +cos ),方向沿斜面向下方向沿斜面向下(2)g(sin -cos ),(2)g(sin -cos ),方向沿斜面向下方向沿斜面向下要点三要点三【问题导学问题导学】1.1.由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知, ,力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因. .因而因而, ,“只有力先发生改只有力先发生改变变, ,稍后才有加速度的改变稍后才有加速度的改变”这种说法正确吗这种说法
34、正确吗? ?答案答案: :不正确不正确. .力与加速度有着因果关系力与加速度有着因果关系. .但力与加速度在变化中但力与加速度在变化中, ,却没有却没有时间的先后时间的先后, ,它们是同时变化的它们是同时变化的, ,即只要力发生变化即只要力发生变化, ,加速度立刻变化加速度立刻变化. .应用牛顿第二定律求瞬时加速度应用牛顿第二定律求瞬时加速度2.2.如图所示如图所示, ,小球小球M M处于静止状态处于静止状态, ,弹簧与竖直方向的夹角为弹簧与竖直方向的夹角为,烧断烧断BOBO绳绳的瞬间小球的瞬间小球M M的加速度指向何方的加速度指向何方? ?答案答案: :由于烧断绳前由于烧断绳前M M平衡平衡
35、, ,弹簧处于伸长状态弹簧处于伸长状态, ,小球小球M M所受到的重力和弹簧所受到的重力和弹簧的弹力的合力方向水平向右的弹力的合力方向水平向右, ,烧断烧断BOBO绳的瞬间绳的瞬间, ,弹簧的形变不会立即改变弹簧的形变不会立即改变, ,因此因此, ,小球小球M M所受合力方向仍水平向右所受合力方向仍水平向右, ,则加速度方向水平向右则加速度方向水平向右. . 【要点归纳要点归纳】1.1.刚刚性性绳绳( (或或接接触触面面):):一一种种发发生生微微小小形形变变产产生生弹弹力力的的物物体体, ,若若剪剪断断( (或或脱脱离离) )后后, ,其其中中弹弹力力立立即即发发生生变变化化, ,不不需需要
36、要形形变变恢恢复复时时间间, ,一一般般题题目目中中所所给给细细线线或接触面在不加特殊说明时或接触面在不加特殊说明时, ,均可按此模型处理均可按此模型处理. .2.2.弹弹簧簧( (或或橡橡皮皮绳绳):):此此类类物物体体形形变变量量大大, ,形形变变恢恢复复需需要要较较长长时时间间, ,在在解解决决瞬瞬时问题时时问题时, ,可将其弹力的大小看成不变来处理可将其弹力的大小看成不变来处理. .【例例3 3】 ( (20172017松原高一质检松原高一质检) )如图所示如图所示, ,物块物块1,21,2间用刚性轻质杆连接间用刚性轻质杆连接, ,物块物块3,43,4间用轻质弹簧相连间用轻质弹簧相连,
37、 ,物块物块1,31,3质量为质量为m,2,4m,2,4质量为质量为M,M,两个系统均置于两个系统均置于水平放置的光滑木板上水平放置的光滑木板上, ,并处于静止状态并处于静止状态. .现将两木板沿水平方向突然抽出现将两木板沿水平方向突然抽出, ,设抽出后的瞬间设抽出后的瞬间, ,物块物块1,2,3,41,2,3,4的加速度大小分别为的加速度大小分别为a a1 1,a,a2 2,a,a3 3,a,a4 4. .重力加速度重力加速度大小为大小为g,g,则有则有( ( ) )A.aA.a1 1=a=a2 2=a=a3 3=a=a4 4=0=0B.aB.a1 1=a=a2 2=a=a3 3=a=a4
38、4=g=gC C 核心点拨核心点拨(1)(1)轻杆发生微小形变轻杆发生微小形变, ,弹力可以突变弹力可以突变; ;轻弹簧发生明显形变轻弹簧发生明显形变, ,弹力不能突变弹力不能突变. .(2)(2)抽出木板瞬间抽出木板瞬间, ,物块物块1,21,2连同轻杆做自由落体运动连同轻杆做自由落体运动. .(3)(3)撤去木板时撤去木板时, ,弹簧的弹力不能突变弹簧的弹力不能突变. .解析解析: :在抽出木板的瞬间在抽出木板的瞬间, ,物块物块1,21,2与轻杆整体做自由落体运动与轻杆整体做自由落体运动, ,则物块则物块1,21,2与刚性轻杆接触处的形变立即消失与刚性轻杆接触处的形变立即消失, ,受到的
39、合力均等于各自重力受到的合力均等于各自重力, ,所以由所以由牛顿第二定律知牛顿第二定律知a a1 1=a=a2 2=g;=g;而物块而物块3,43,4间的轻弹簧的形变不能突变间的轻弹簧的形变不能突变, ,若弹簧弹若弹簧弹力为力为F,F,此时弹簧对此时弹簧对3 3向上的弹力大小和对物块向上的弹力大小和对物块4 4向下的弹力大小仍为向下的弹力大小仍为mg,mg,因因此物块此物块3 3满足满足mg=F,amg=F,a3 3=0;=0;物块物块4 4满足满足F+Mg=MaF+Mg=Ma4 4则则a a4 4= g,= g,选项选项C C正确正确. .物理模型物理模型求瞬时加速度的常见模型求瞬时加速度的
40、常见模型 特性特性模型模型受外力时受外力时的形变量的形变量力能否力能否突变突变产生拉力产生拉力或支持力或支持力质量质量内部内部弹力弹力轻绳轻绳微小不计微小不计可以可以只有拉力没有支只有拉力没有支持力持力不计不计处处处处相相等等橡皮绳橡皮绳较大较大不能不能只有拉力没有支只有拉力没有支持力持力轻弹簧轻弹簧较大较大不能不能既可有拉力也可既可有拉力也可有支持力有支持力轻杆轻杆微小不计微小不计可以可以既可有拉力也可既可有拉力也可有支持力有支持力( (教师备用教师备用) )例例3 3- -1:1:如图所示如图所示, ,小球小球A,B,CA,B,C的质量均为的质量均为m,A,Bm,A,B间用细线相连间用细线
41、相连,B,C,B,C间用轻间用轻质弹簧质弹簧k k2 2相连相连, ,然后用轻质弹簧然后用轻质弹簧k k1 1悬挂而静止悬挂而静止, ,则在剪断则在剪断A,BA,B间细线的瞬间细线的瞬间间,A,B,C,A,B,C的加速度分别是的加速度分别是( ( ) )A.aA.aA A=3g,a=3g,aB B=2g,a=2g,aC C=0=0B.aB.aA A=0,a=0,aB B=g,a=g,aC C=g=gC.aC.aA A=2g,a=2g,aB B=2g,a=2g,aC C=0=0D.aD.aA A=g,a=g,aB B=2g,a=2g,aC C=g=gC C 针对训练针对训练3 3:(:(2017
42、2017安徽江南十校摸底安徽江南十校摸底) )如图所示如图所示, ,在动摩擦因数在动摩擦因数=0.2=0.2的的水平面上有一个质量水平面上有一个质量m=1 kgm=1 kg的小球的小球, ,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成小球与水平轻弹簧及与竖直方向成4545角的不可伸长的轻绳一端相连角的不可伸长的轻绳一端相连, ,此时小球处于静止状态此时小球处于静止状态, ,且水平面对且水平面对小球的弹力恰好为零小球的弹力恰好为零. .在剪断轻绳的瞬间在剪断轻绳的瞬间(g(g取取10 m/s10 m/s2 2),),下列说法中正确下列说法中正确的是的是( ( ) )A.A.小球受力个数不变小球受力个数不变B.
43、B.小球立即向左运动小球立即向左运动, ,且且a=8 m/sa=8 m/s2 2C.C.小球立即向左运动小球立即向左运动, ,且且a=10 m/sa=10 m/s2 2D.D.若剪断弹簧右端若剪断弹簧右端, ,则剪断瞬间小球加速度的大小为则剪断瞬间小球加速度的大小为a=10 m/sa=10 m/s2 2B B 解析解析: :在剪断轻绳前在剪断轻绳前, ,小球所受弹簧弹力和绳子拉力的合力与重力小球所受弹簧弹力和绳子拉力的合力与重力mgmg是一是一对平衡力对平衡力, ,如图所示如图所示. .则弹簧弹力则弹簧弹力F=mgtan 45F=mgtan 45=10 N.=10 N.剪断轻绳的瞬间剪断轻绳的
44、瞬间, ,弹弹簧弹力不变簧弹力不变, ,重力不变重力不变, ,小球与水平面间发生挤压受到支持力小球与水平面间发生挤压受到支持力, ,小球有向左小球有向左运动的趋势运动的趋势, ,受摩擦力受摩擦力, ,受力个数变化受力个数变化, ,选项选项A A错误错误; ;此时在竖直方向此时在竖直方向, ,水平水平面的弹力面的弹力F FN N=mg,=mg,摩擦力为摩擦力为F Ff f=F=FN N=2 N,=2 N,小球水平向左有小球水平向左有F-FF-Ff f=ma,=ma,解得解得a=a=8 m/s8 m/s2 2, ,选项选项B B正确正确,C,C错误错误; ;若剪断的是弹簧若剪断的是弹簧, ,则剪断
45、瞬间弹簧弹力和轻绳的则剪断瞬间弹簧弹力和轻绳的拉力均消失拉力均消失, ,小球仍然静止小球仍然静止, ,则加速度的大小则加速度的大小a=0,a=0,选项选项D D错误错误. . ( (教师参考教师参考) )【教材探究教材探究】1.1.教材教材P P7676例题例题2 2还有什么方法求合力还有什么方法求合力? ?答案答案: :二力直接合成二力直接合成, ,由于夹角为由于夹角为120120, ,则则F F合合=F=F1 1=10 N,=10 N,方向沿二力夹方向沿二力夹角的平分线角的平分线. .2.2.由牛顿第二定律可以得到公式由牛顿第二定律可以得到公式F=kma,F=kma,而我们应用时用公式而我
46、们应用时用公式F=ma,F=ma,对公对公式式F=maF=ma的应用需特别注意什么的应用需特别注意什么? ?答案答案: :由由F=kmaF=kma变为变为F=ma,F=ma,比例系数比例系数k=1,k=1,使使k=1k=1的前提条件是的前提条件是F,m,aF,m,a均采均采用国际单位用国际单位, ,因此在应用公式因此在应用公式F=maF=ma时时, ,三个物理量单位均为国际单位三个物理量单位均为国际单位. .达标测评达标测评 随堂演练随堂演练检测效果检测效果1.(1.(20172017河北定州中学高一检测河北定州中学高一检测) )如图如图, ,小鸟沿虚线斜向上加速飞行小鸟沿虚线斜向上加速飞行,
47、 ,空空气对其作用力可能是气对其作用力可能是( ( ) )A.FA.F1 1 B.FB.F2 2C.FC.F3 3 D.FD.F4 4B B 解析解析: :小鸟沿虚线斜向上加速飞行小鸟沿虚线斜向上加速飞行, ,加速度沿着虚线向上加速度沿着虚线向上, ,故合力故合力F F沿着虚线向沿着虚线向上上; ;小鸟受重力和空气对其作用力小鸟受重力和空气对其作用力, ,由力的平行四边形定则可知由力的平行四边形定则可知, ,空气作用力空气作用力沿沿F F2 2方向方向, ,选项选项B B正确正确. . 2.(2.(20172017贵州遵义四中检测贵州遵义四中检测) )力力F F1 1单独作用于一物体时单独作用
48、于一物体时, ,使物体产生的加使物体产生的加速度大小速度大小a a1 1=2 m/s=2 m/s2 2, ,力力F F2 2单独作用于同一物体时单独作用于同一物体时, ,使物体产生的加速度大使物体产生的加速度大小小a a2 2=4 m/s=4 m/s2 2. .当当F F1 1和和F F2 2共同作用于该物体时共同作用于该物体时, ,物体具有的加速度大小不可能物体具有的加速度大小不可能是是( ( ) )A.2 m/sA.2 m/s2 2B.4 m/sB.4 m/s2 2C.6 m/sC.6 m/s2 2D.8 m/sD.8 m/s2 2D D 解析解析: :设物体的质量为设物体的质量为m,m,
49、根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得F F1 1=ma=ma1 1,F,F2 2=ma=ma2 2, ,则则F F1 1和和F F2 2共同共同作用于该物体时作用于该物体时, ,合力范围为合力范围为|F|F2 2-F-F1 1|F|F合合F F2 2+F+F1 1, ,代入数值得代入数值得2mF2mF合合6m,6m,由牛顿第二定律得加速度的范围为由牛顿第二定律得加速度的范围为2 m/s2 m/s2 2a6 m/sa6 m/s2 2, ,所以物体具所以物体具有的加速度大小不可能是有的加速度大小不可能是8 m/s8 m/s2 2, ,选项选项D D正确正确. .3.(3.(20172017沈阳高一
50、检测沈阳高一检测) )一条轻绳跨过光滑的轻质定滑轮一条轻绳跨过光滑的轻质定滑轮, ,绳的一端系一绳的一端系一重物重物, ,重物静置于地面上重物静置于地面上, ,有一质量有一质量m=10 kgm=10 kg的猴子的猴子, ,从绳子的另一端沿绳从绳子的另一端沿绳向上爬向上爬, ,如图所示如图所示, ,已知绳子承受的拉力最大为已知绳子承受的拉力最大为150 N,150 N,则猴子向上爬的最大则猴子向上爬的最大加速度为加速度为(g=10 m/s(g=10 m/s2 2)()( ) )A.5 m/sA.5 m/s2 2B.10 m/sB.10 m/s2 2C.15 m/sC.15 m/s2 2D.25
51、m/sD.25 m/s2 2A A 4.(4.(20172017盐城高一检测盐城高一检测) )某公路上行驶的两汽车之间的安全距离某公路上行驶的两汽车之间的安全距离x=120 x=120 m,m,当前车突然停止时当前车突然停止时, ,后车司机从发现这一情况后车司机从发现这一情况, ,经操纵刹车经操纵刹车, ,到汽车开始到汽车开始减速所经历的时间减速所经历的时间( (即反应时间即反应时间)t)t0 0=1 s,=1 s,若车以若车以v=20 m/sv=20 m/s的速度行驶的速度行驶, ,刹车刹车后加速度大小为后加速度大小为a=5 m/sa=5 m/s2 2, ,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2. .求求: :(1)(1)刹车后汽车减速运动时间刹车后汽车减速运动时间; ;答案答案: :(1)4 s (1)4 s (2)(2)轮胎与路面间的动摩擦因数轮胎与路面间的动摩擦因数; ;(3)(3)汽车安全行驶的最大速度汽车安全行驶的最大速度. .答案答案: :(2)0.5 (3)30 m/s (2)0.5 (3)30 m/s ( (教师参考教师参考) )课堂小结课堂小结
