人教版（新课标）高中物理必修一第四章牛顿运动定律——4.3牛顿第二定律

4.3牛顿第二定律 加速度与力和质量的关系?定性关系:力运动状态变化速度变化产生加速度力是产生加速度的原因力和运动的关系是怎样的呢?a∝m1a∝F问题问题 a∝FF∝maa∝m1a∝mFF＝kmak为比例系数探究 假如你是科学家，你能否想个办法把k消掉？若K=1，表达式是F=ma，当质量是m=1kg的物体在力的作用下获得加速度a=1m/s2，由公式F=ma可知这个力的大小是F=ma=1kg×1m/s2=1kg∙m/s2，后人为了纪念牛顿，就把kg∙m/s2这个单位称为“牛顿”，用“N”表示。人为规定:1N=1Kg.m/s2所以，如果F，a，m都用国际制单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成F＝ma牛顿第二定律的数学表达式F＝kma问题分析1 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F＝ma牛顿第二定律更一般的表述：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。合外力一、牛顿第二定律 牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？力是产生加速度的原因！！因果性问题1分析1 在牛顿第二定律的表达式F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度a的方向与力F的方向是一致的。矢量性问题2分析2 从牛顿第二定律的内容分析,F、m、a是对于几个物体而言的?F、m、a都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。同体性问题3分析3 放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F作用下由静止开始运动，(1)如果力F逐渐减小到0的过程中，物体的加速度将怎样变化？速度将怎样变化?(2)当力F减到0时，加速度为,速度达到。加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失。即：同时产生，同时消失，同时变化。瞬时性问题4分析40最大 质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为2N的力F1，则：(1)物体产生的加速度是多大？F1NGF2a2a1(2)若在3s末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉力F2，则物体的加速度是多少？(3)3S内物体的加速度2m/s2是由力F1产生的，3S后物体的加速度为0，那能否说3S后F1不再产生加速度了呢？物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。物体的合加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。独立性问题5分析5 1、确定研究对象。2、进行受力分析和运动状态分析，画好受力图，明确运动性质和过程。3、选取正方向或建立坐标系，通常以速度的方向为正方向。4.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程。用牛顿第二定律解题的一般步骤 某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)由牛顿第二定律得：课本例1F阻解：沿汽车运动方向建立坐标轴第一阶段，汽车做匀变速运动V0=100km/h=27.8m/s，t=70s,v=0m/s第二阶段，汽车重新起步加速FF合=F－F阻=2000N-437N=1563N 例1、对牛顿第二定律的理解错误的是()A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C．加速度的方向总跟合外力的方向一致D．当外力停止作用时，加速度随之消失AB例2、如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()A．向右做加速运动B．向右做减速运动C．向左做加速运动D．向左做减速运动AD 例4、质量为2kg的物体置于水平面上，用10N的水平拉力使它从静止开始运动，第3s末物体的速度达到6m/s，此时撤去外力，求：(1)物体在运动过程中受到地面的摩擦力大小；(2)撤去拉力后物体能继续滑行的距离。FNfFG解析：(1)由运动分析，据v＝a1t，a1＝＝2m/s2再做受力分析如图，即：(2)撤去拉力后，重做受力分析如下图，FNfGv以速度方向为正，有：即：重做运动分析，由得：由牛顿第二定律得： 力学国际单位制（SI）在解题中的应用2．物理公式既反映了各物理量间的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系。因此，在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确，如单位制不对，结果一定错误。1．在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可。 小结一、牛顿第二定律内容及表达式二、对牛顿第二定律的理解：因果性、矢量性、同体性、瞬时性、独立性三、运用牛顿第二定律解题 作业课后:问题与练习