人教版高中物理必修第一冊(cè)第四章4.3牛頓第二定律新課引入01.高中物理必修第一冊(cè)課件

賽車質(zhì)量小、動(dòng)力大，容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的速度，也就是說(shuō)，賽車的加速度大。物體的加速度a與它所受的作用力F以及自身的質(zhì)量m之間存在什么樣的定量關(guān)系呢？問(wèn)題與思考02.高中物理必修第一冊(cè)課件

上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)表明，小車的加速度a跟它所受的作用力成正比，與它的質(zhì)量m成反比。對(duì)于任何物體都是這樣的嗎？實(shí)驗(yàn)與猜想03.高中物理必修第一冊(cè)課件

如果我們多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線，而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)又都十分接近原點(diǎn)，如圖甲。圖甲猜想圖乙實(shí)際規(guī)律很可能就是這樣的。推斷與勇氣04.高中物理必修第一冊(cè)課件

到此為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時(shí)，這樣的結(jié)論才能成為“定律”。

由此看來(lái)，科學(xué)前輩們?cè)诟鶕?jù)有限的實(shí)驗(yàn)事實(shí)宣布某個(gè)定律時(shí)，既需要謹(jǐn)慎，也需要勇氣。加速度a、作用力F、質(zhì)量m之間存在什么樣的定量關(guān)系呢？問(wèn)題情境:如圖所示為賽車比賽截圖，賽車車手要想贏得比賽，除了賽車手的技術(shù)高超外，賽車本身也是贏得比賽的關(guān)鍵．賽車設(shè)計(jì)師怎樣設(shè)計(jì)才能使賽車達(dá)到要求呢?任務(wù)1：初步體會(huì)a與F、m關(guān)系問(wèn)題1：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，如果考慮到實(shí)驗(yàn)有一定誤差，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫皆鯓拥慕Y(jié)論?加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比問(wèn)題2：你認(rèn)為賽車啟動(dòng)時(shí)，賽車的什么性能最重要?加速性能問(wèn)題3：要想使賽車啟動(dòng)獲得較大的加速度，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)汽車?為什么?減小車的質(zhì)量，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率牛頓第二定律怎樣簡(jiǎn)化公式呢？物體的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，....？小結(jié)任務(wù)2：牛頓第二定律的理解問(wèn)題情境：如圖，左圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)化為右圖問(wèn)題1：左圖中，小車受到幾個(gè)力的作用?此時(shí)F=kma中的F是什么含義?重力、支持力、拉力、摩擦力F是合外力問(wèn)題2：如圖所示，用一個(gè)力推物體，物體卻沒(méi)有產(chǎn)生加速度，為什么?要使物體產(chǎn)生加速度應(yīng)該滿足什么條件?問(wèn)題3：F=kma僅僅是數(shù)量關(guān)系式嗎?還有什么關(guān)系?如何表述?合外力仍為0要產(chǎn)生加速度，合外力不為0才可以還有單位的換算關(guān)系是，瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系問(wèn)題4：如果小車所受的合外力發(fā)生變化，加速度的變化是瞬間發(fā)生的嗎?這說(shuō)明F=kma是什么關(guān)系?問(wèn)題5：F=kma這個(gè)式子中，是加速度決定了力，還是力決定了加速度?這個(gè)關(guān)系式能否更加簡(jiǎn)潔一些呢?有力才有加速度，各量都取國(guó)際單位制時(shí)，k=1問(wèn)題6：使用F=ma這個(gè)關(guān)系式時(shí)，對(duì)各物理量的單位有什么要求?除了1N的力約為1kg物體重力的十分之一外，我們現(xiàn)在對(duì)它還有怎樣的認(rèn)識(shí)?各量都取國(guó)際單位制1N=1kg·m/s2牛頓第二定律的六大特性1.因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，物體的加速度是力這一外因和質(zhì)量這一內(nèi)因共同作用的結(jié)果。2.矢量性：加速度和合力都是矢量，它們的方向始終相同，加速度的方向由合力的方向唯一決定。3.瞬時(shí)性：物體的加速度跟它所受的合力之間存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，加速度與合力同時(shí)產(chǎn)生、變化和消失。4.同體性：加速度a、合力F、質(zhì)量m必須對(duì)應(yīng)同一物體。5.獨(dú)立性：物體受到多個(gè)力的作用時(shí)，每個(gè)力都獨(dú)立地產(chǎn)生一個(gè)加速度，且力和加速度之間仍遵循牛頓第二定律，就好像其他力不存在一樣。6.局限性：牛頓第二定律只能解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能解決物體的高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，只適用于宏觀物體，不適用于微觀粒子。小結(jié)例題1:在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變。汽車重新加速時(shí)的受力情況汽車減速時(shí)受力情況GFNF阻F阻FFNG由牛頓第二定律得：解：沿汽車運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸第一階段，汽車做勻變速運(yùn)動(dòng)v0=100km/h=27.8m/s，t=70s，

v=0m/sF合=F－F阻

=2000N-437N=1563NGFNF阻第二階段，汽車重新起步加速F阻FFNG大小方向與v、?v大小無(wú)關(guān)由?v/?t決定與F合成正比與m成反比與?v方向一致與F合方向一致解題總結(jié)例題2:某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過(guò)程中，細(xì)線就會(huì)偏過(guò)一定角度并相對(duì)車廂保持靜止，通過(guò)測(cè)定偏角的大小就能測(cè)定列車的加速度。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的夾角為

，求列車的加速度。mgFTFa【解析】方法1：矢量合成法以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖。則F=mgtanθ由牛頓第二定律得：a＝gtanθ

方向水平向右【解析】方法2：正交分解法在豎直方向有

FTcosθ＝mg（1）在水平方向有FTsinθ＝ma

（2）小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立直角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。兩式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為：

a＝gtanθ

方向水平向右mgFTFxaFy正交分解法在牛頓第二定律中的應(yīng)用：

當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法求物體的合外力．通常選取加速方向作為正方向(不分解加速度)，將物體所受的其他力正交分解后，列方程Fx＝ma，F(xiàn)y＝0。xyF合GN(2)分析受力情況

畫(huà)受力分析圖求合外力求a(3)運(yùn)動(dòng)情況的分析選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式(4)根據(jù)牛頓第二定律F合

＝ma列方程求解橋梁：加速度a(1)選擇研究對(duì)象解題步驟拓展提高1．質(zhì)量為0.4kg的小滑塊置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑行6m時(shí)，小滑塊的速度為6m/s，此時(shí)撤去拉力，又經(jīng)3s停下。該拉力的大小為（）CA．0.8NB．1.2NC．2ND．2.8N拓展提高2、一物體放在水平地面上,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6，在水平拉力F=10N作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),其速度與位移滿足等式v2=8x（其中v的單位為m/s，x的單位為m），g取10m/s2,則物體的質(zhì)量為（）A.0.5kg B.0.4kgC.0.8kg D.1kgD拓展提高1．質(zhì)量為0.4kg的小滑塊置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑行6m時(shí)，小滑塊的速度為6m/s，此時(shí)撤去拉力，又經(jīng)3s停下。該拉力的大小為（）CA．0.8NB．1.2NC．2ND．2.8N拓展提高2、一物體放在水平地面上,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6，在水平拉力F=10N作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),其速度與位移滿足等式v2=8x（其中v的單位為m/s，x的單位為m），g取10m/s2,則物體的質(zhì)量為（）A.0.5kg B.0.4kgC.0.