《高一物理课件：牛顿第二定律及应用（鲁科版必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理课件：牛顿第二定律及应用（鲁科版必修1）（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牛顿第二定律及应用牛顿第二定律及应用二、牛二、牛顿顿第二定律第二定律1内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成_，与物体的，与物体的质质量成量成_，加速度方向与合外，加速度方向与合外力方向力方向_2公式表示：公式表示：Fkma在国在国际际上，上，质质量的量的单单位用位用kg，加速度，加速度单单位用位用_，且且规规定定质质量量为为1 kg的物体的物体获获得得1 m/s2的加速度所需的的加速度所需的力力为为_，这样这样表达式中的表达式中的k就等于就等于1，牛，牛顿顿第二定第二定律表达式可律表达式可简简化化为为：F_.正比正比反比反比相同相同m/s21 N
2、ma3意意义义(1)确定了加速度、力、确定了加速度、力、质质量量间间的的_关系关系(2)确定了加速度与合外力确定了加速度与合外力这这两个矢量两个矢量间间的的_关关系，即加速度方向与引起系，即加速度方向与引起这这个加速度的合外力的方个加速度的合外力的方向向_三、力学三、力学单单位制位制1国国际单际单位制：由位制：由_和和_组组成成2力学中的基本力学中的基本单单位：位：长长度度单单位位_，质质量量单单位位_，时间单时间单位位 _.3导导出出单单位：力学中利用位：力学中利用_从三个基本从三个基本单单位推位推导导出来的其他出来的其他单单位位数量数量方向方向相同相同基本基本单单位位导导出出单单位位mkg
3、s物理公式物理公式一、一、对对牛牛顿顿第二定律的理解第二定律的理解牛牛顿顿第二定律揭示了加速度与力和第二定律揭示了加速度与力和质质量的关系，量的关系，着重解决了加速度的大小、方向和决定因素等着重解决了加速度的大小、方向和决定因素等问问题题对对于牛于牛顿顿第二定律，第二定律，应应从以下几方面加深理从以下几方面加深理解：解：1因果性：只要物体所受合力不因果性：只要物体所受合力不为为0(无无论论合力多合力多么小么小)，物体就，物体就获获得加速度，即力是得加速度，即力是产产生加速度的生加速度的原因力决定加速度，力与速度、速度的原因力决定加速度，力与速度、速度的变变化没化没有直接的关系有直接的关系2矢量
4、性：矢量性：Fma是一个矢量式，加速度与合外是一个矢量式，加速度与合外力都是矢量物体的加速度的方向由它所受的合力都是矢量物体的加速度的方向由它所受的合外力的方向决定，且外力的方向决定，且总总与合外力的方向相同与合外力的方向相同(同向同向性性)，而物体的速度方向与合外力的方向之，而物体的速度方向与合外力的方向之间则间则并并无无这这种关系种关系应应用用时应规时应规定正方向，凡是与正方定正方向，凡是与正方向相同的力和加速度取正向相同的力和加速度取正值值，反之取，反之取负值负值，在一，在一般情况下取加速度的方向般情况下取加速度的方向为为正方向正方向3瞬瞬时时性：牛性：牛顿顿第二定律反映的是力的瞬第二定
5、律反映的是力的瞬时时效效应应，所以牛，所以牛顿顿第二定律表示的是力的瞬第二定律表示的是力的瞬时时作用作用规规律物体在某一律物体在某一时时刻加速度的大小和方向是由刻加速度的大小和方向是由该该物体在物体在这这一一时时刻所受到的合外力的大小和方向决刻所受到的合外力的大小和方向决定的当物体所受到的合外力定的当物体所受到的合外力发发生生变变化化时时，它的，它的加速度随即也要加速度随即也要发发生生变变化，化，Fma对对运运动过动过程的程的每一瞬每一瞬时时成立加速度与力是同一成立加速度与力是同一时时刻的刻的对应对应量，量，即同即同时产时产生生(虽虽有因果关系，但却不分先后有因果关系，但却不分先后)、同、同时
6、变时变化、同化、同时时消失消失二、合外力、加速度、速度的关系二、合外力、加速度、速度的关系1物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合外力与加速度的大小关系是外力与加速度的大小关系是Fma，只要有合外力，只要有合外力，不管速度是大不管速度是大还还是小，或是零，都有加速度，只要合是小，或是零，都有加速度，只要合外力外力为为零，零，则则加速度加速度为为零，与速度的大小无关只有零，与速度的大小无关只有速度的速度的变变化率才与合外力有必然的化率才与合外力有必然的联联系系2合力与速度同向合力与速度同向时时，物体做加速运，物体做加速运动动，反之减速，反之减速3
7、力与运力与运动动关系：力是改关系：力是改变变物体运物体运动动状状态态的原因，即的原因，即力力加速度加速度速度速度变变化化(运运动动状状态变态变化化)，物体所受到的，物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决合外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决定了定了单单位位时间时间内速度内速度变变化量的大小，加速度的大小与化量的大小，加速度的大小与速度大小无必然的速度大小无必然的联联系系物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即时对应关系，即a与合力与合力F方向总是相同，但方向总是相同，但速度速度v的方向不一定与合外力的方向相同的方
8、向不一定与合外力的方向相同2.关于速度、加速度和合外力之关于速度、加速度和合外力之间间的关系，下述的关系，下述说说法正确的是法正确的是()A做匀做匀变变速直速直线线运运动动的物体，它所受合外力是的物体，它所受合外力是恒定不恒定不变变的的B做匀做匀变变速直速直线线运运动动的物体，它的速度、加速的物体，它的速度、加速度、合外力三者度、合外力三者总总是在同一方向上是在同一方向上C物体受到的合外力增大物体受到的合外力增大时时，物体的运，物体的运动动速度速度一定加快一定加快D物体所受合外力物体所受合外力为为零零时时，一定，一定处处于静止状于静止状态态【解析解析】匀变速直线运动就是加速度恒定不变匀变速直线
9、运动就是加速度恒定不变的直线运动，所以做匀变速直线运动的物体的合的直线运动，所以做匀变速直线运动的物体的合外力是恒定不变的，选项外力是恒定不变的，选项A正确；做匀变速直线运正确；做匀变速直线运动的物体，它的加速度与合外力的方向一定相同，动的物体，它的加速度与合外力的方向一定相同，但加速度与速度的方向就不一定相同了加速度但加速度与速度的方向就不一定相同了加速度与速度的方向相同时做匀加速运动，加速度与速与速度的方向相同时做匀加速运动，加速度与速度的方向相反时做匀减速运动，选项度的方向相反时做匀减速运动，选项B错误；物体错误；物体所受的合外力增大时，它的加速度一定增大，但所受的合外力增大时，它的加速
10、度一定增大，但速度不一定增大，选项速度不一定增大，选项C错误；物体所受合外力为错误；物体所受合外力为零时，加速度为零，但物体不一定处于静止状态，零时，加速度为零，但物体不一定处于静止状态，也可以处于匀速运动状态，选项也可以处于匀速运动状态，选项D错误错误【答案答案】A三、由物体的受力情况确定物体的运三、由物体的受力情况确定物体的运动动情况情况1基本思路基本思路已知物体的受力情况，由牛已知物体的受力情况，由牛顿顿第二定律求出物体的第二定律求出物体的加速度，再通加速度，再通过过运运动动学公式就可以确定物体的运学公式就可以确定物体的运动动情况情况2对对物体物体进进行受力分析的依据行受力分析的依据(1
11、)每分析一个力，都每分析一个力，都应应能找出能找出该该力的施力物体，力的施力物体，以防止多分析出没有施力物体的并不存在的力不以防止多分析出没有施力物体的并不存在的力不要把物体要把物体惯惯性的表性的表现误认为现误认为物体在运物体在运动动方向上受到方向上受到一种力的作用一种力的作用(2)不要把某个力和它的分力同不要把某个力和它的分力同时时作作为为物体所受的力，物体所受的力，也不要把某几个力与它也不要把某几个力与它们们的合力同的合力同时时作作为为物体受到物体受到的力，的力，应应只保留物体只保留物体实际实际受到的力受到的力(3)要养成先画非接触力要养成先画非接触力(如重力如重力)再画接触力再画接触力(
12、如如弹弹力、力、摩擦力摩擦力)的的顺顺序分析物体受力的序分析物体受力的习惯习惯(4)画受力示意画受力示意图时图时，只画物体受的力，不要画研究，只画物体受的力，不要画研究对对象象对对其他物体施加的力其他物体施加的力(5)有有时时要要结结合物体的运合物体的运动动状状态态，应应用牛用牛顿顿第二定律第二定律进进行受力分析行受力分析(6)从牛从牛顿顿第三定律出第三定律出发发，依据力的相互性，依据力的相互性，转换转换研研究究对对象，分析物体受力，可以化象，分析物体受力，可以化难为难为易，即需研究易，即需研究“甲甲对对乙的力乙的力”，可先研究，可先研究“乙乙对对甲的力甲的力”【答案答案】(1)5 m/s2(
13、2)4 m/s28 m3无无论论是哪种情况，解决是哪种情况，解决问题问题的关的关键键是是对对物体物体正确地受力分析和运正确地受力分析和运动过动过程分析，要善于画程分析，要善于画图图分分析物体的受力情况和运析物体的受力情况和运动过动过程不程不论论哪哪类问题类问题，都要抓住加速度始都要抓住加速度始终终是是联联系运系运动动和力的和力的桥桥梁梁这这一一枢枢纽纽，通，通过过加速度把运加速度把运动动情况和受力情况情况和受力情况联联系起系起来，解来，解题题思路可表示思路可表示为为：4.质质量量为为0.2 kg的物体从的物体从36 m高高处处由静止下落，由静止下落，落地落地时时速度速度为为24 m/s，则则物
14、体在下落物体在下落过过程中所程中所受的平均阻力是多少？受的平均阻力是多少？(g取取10 m/s2)【答案答案】0.4 N【答案答案】小球向下压弹簧至压缩到最短的过小球向下压弹簧至压缩到最短的过程中，程中，F合合方向先向下后向上，大小先变小后方向先向下后向上，大小先变小后变大；变大；a方向先向下后向上，大小先变小后变方向先向下后向上，大小先变小后变大；大；v方向始终向下，大小先变大后变小方向始终向下，大小先变大后变小物体的加速度由合力决定，物体的速度大物体的加速度由合力决定，物体的速度大小变化则由加速度的方向与速度的方向关小变化则由加速度的方向与速度的方向关系决定系决定【解析解析】对小球进行受力
15、分析知：小球水平对小球进行受力分析知：小球水平方向受到弹簧水平向右的弹力，由牛顿第二定方向受到弹簧水平向右的弹力，由牛顿第二定律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也律知其加速度向右，其速度方向可能向右，也可能向左故小车可能向右做加速运动，也可可能向左故小车可能向右做加速运动，也可能向左做减速运动，故能向左做减速运动，故A、D正确正确【答案答案】AD【答案答案】(1)7.5 m/s2方向水平向右车厢可方向水平向右车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动左做匀减速直线运动(2)12.5 N应用牛顿第二定律解题的一般步骤及常用方法应用
16、牛顿第二定律解题的一般步骤及常用方法(1)一般步骤一般步骤确定研究对象确定研究对象进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意进行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图图建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，根据建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，根据定律列方程定律列方程统一已知量单位，代值求解统一已知量单位，代值求解检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解【答案答案】D【思路点拨思路点拨】牛顿第二定律的核心是加速度与牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，求瞬时加速度时，当物合外力的瞬时对应关系，求瞬时加速度时，当物体受到的某个力发生变化时
17、，可能还隐含着其他体受到的某个力发生变化时，可能还隐含着其他力也发生变化，像弹簧、橡皮绳等提供弹力时，力也发生变化，像弹簧、橡皮绳等提供弹力时，由于形变量较大，弹力不会瞬间改变，而细绳、由于形变量较大，弹力不会瞬间改变，而细绳、钢丝、轻杆则不同，由于形变量太小，所提供的钢丝、轻杆则不同，由于形变量太小，所提供的弹力会在瞬间改变弹力会在瞬间改变【答案答案】3g方向竖直向下方向竖直向下0在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型全面准确地理解它们的特点，常见的力学
18、模型全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题可帮助我们灵活正确地分析问题(1)这些模型的共同点：都是质量可忽略的理想这些模型的共同点：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关内部弹力处处相等且与运动状态无关(2)这些模型的不同点：这些模型的不同点：轻绳：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背轻绳：只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，离受力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只要不被拉只
19、要不被拉断断)；绳子的弹力可以发生突变；绳子的弹力可以发生突变瞬时产生，瞬时瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失改变，瞬时消失轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力或轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变不可缩短，杆的弹力也可以发生突变轻弹簧：既能承受拉力，也可承受压力，力轻弹簧：既能承受拉力，也可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线，受力后发生较大形变，的方向沿弹簧的轴线，受力后发生较大形变，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律；因形变量较大，
20、产生形变或使形变消失都律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变时间内可认为弹力不变橡皮条：只能受拉力，不能承受压力；其长橡皮条：只能受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变【答案答案】130.72 m17.2 s(1)用牛顿第二定律解题时求物体所受合力的方法：用牛顿第二定律解题时求物体
21、所受合力的方法：合成法合成法若物体只受到两个力作用而产生加速度时，应用力若物体只受到两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单，注意合外力方向就是加速度方向的合成法较简单，注意合外力方向就是加速度方向正交分解法正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，多数情况下是把力正交分解在用正交分解法解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，此时有加速度方向和垂直加速度方向上，此时有Fxma，Fy0，特殊情况下分解加速度比分解力更简单，特殊情况下分解加速度比分解力更简单41：一：一辆质辆质量量为为1.0103
22、 kg的小汽的小汽车车正以正以10 m/s的速度行的速度行驶驶，现现在在让让它在它在12.5 m的距离内匀的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力减速地停下来，求所需的阻力【答案答案】4.0103 N，方向跟速度方向相反，方向跟速度方向相反【错解辨析错解辨析】错解错解1和错解和错解2错误的本质都在于错误的本质都在于认为杆的弹力一定沿杆的方向认为杆的弹力一定沿杆的方向1测测量国量国际单际单位制中位制中规规定的三个力学基本物理定的三个力学基本物理量分量分别别可用的可用的仪仪器是器是()A米尺、米尺、弹弹簧簧测测力力计计、秒表、秒表 B米尺、米尺、测测力力计计、打点、打点计时计时器器C量筒、天平、秒表量
23、筒、天平、秒表 D米尺、天平、秒表米尺、天平、秒表【解析解析】国际单位制中规定的三个力学基本量国际单位制中规定的三个力学基本量分别为：长度、质量和时间，依次分别用：米分别为：长度、质量和时间，依次分别用：米尺、天平和秒表进行测量，故尺、天平和秒表进行测量，故D正确正确【答案答案】D【解析解析】牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式Fma表明了表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量但物体的质量是由物体本身决定的，第三个量但物体的质量是由物体本身决定的，与受力无关，作用在物体上的合力，是由和它相与受力无关，作用在物体上的合力，是由和它相
24、互作用的物体作用产生的，与物体的质量和加速互作用的物体作用产生的，与物体的质量和加速度无关故排除度无关故排除A、B，选，选C、D.【答案答案】CD【解析解析】物体受重力、支持力与水平拉力物体受重力、支持力与水平拉力F三个三个力的作用，重力和支持力合力为零，因此物体受的力的作用，重力和支持力合力为零，因此物体受的合力即水平拉力合力即水平拉力F.由牛顿第二定律可知，力由牛顿第二定律可知，力F作用作用的同时物体立即获得了加速度，但是速度还是零，的同时物体立即获得了加速度，但是速度还是零，因为合力因为合力F与速度无关，而且速度只能渐变不能突与速度无关，而且速度只能渐变不能突变，因此变，因此B正确，正确，A、C、D错误错误【答案答案】B【答案答案】B【答案答案】B【答案答案】A练规范、练技能、练速度同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
