1、第四章,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,第3講牛頓第二定律,目標(biāo)定位 1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義. 2.知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)問題.,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥,一、牛頓第二定律 1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的質(zhì)量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 . 2.關(guān)系式：F ，F(xiàn)指的是物體所受的 . 當(dāng)各物理量的單位都取國(guó)際單位時(shí)，k1，F(xiàn)ma.,正比,反比,相同,kma,合外力,想一想： (1)從牛頓第二定律可知，無論多么小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是，我們用力提一個(gè)很重的箱子，卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無矛

2、盾？為什么？ 答案不矛盾.因?yàn)榕ｎD第二定律中的力是指合外力.我們用力提一個(gè)放在地面上很重的箱子，沒有提動(dòng)，箱子受到的,合力F0，故箱子的加速度為零，箱子仍保持不動(dòng)，所以上述現(xiàn)象與牛頓第二定律并沒有矛盾.,(2)根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度與其質(zhì)量成反比，質(zhì)量越大的物體重力加速度越小嗎？ 答案不是.牛頓第二定律中物體的加速度與其質(zhì)量成反比的前提是合力一定.,二、力的單位 1.在國(guó)際單位制中，力的單位是 ，簡(jiǎn)稱 ，符號(hào)為 . 2.“牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的：當(dāng)物體的質(zhì)量m1 kg、在某力的作用下獲得的加速度a 時(shí)，受到的力Fma1 kg1 m/s21 kgm/s2，叫做“一個(gè)單位的力”，稱

3、做“牛頓”，即1 N .,牛頓,牛,N,1 m/s2,1 kgm/s2,想一想： 若質(zhì)量的單位用克，加速度的單位用厘米每二次方秒，那么力的單位是牛頓嗎？牛頓第二定律表達(dá)式中的系數(shù)k還是1嗎？ 答案不是.不是.只有當(dāng)質(zhì)量的單位用千克，加速度的單位用米每二次方秒時(shí)，力的單位才是牛頓，此時(shí)牛頓第二定律表達(dá)式中的系數(shù)才是1.,課堂講義 理解深化探究,一、對(duì)牛頓第二定律的理解 1.表達(dá)式：Fma，式中各量都要用國(guó)際單位，F(xiàn)指合外力. 2.對(duì)牛頓第二定律的理解 (1)瞬時(shí)性：a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系.,(2)矢量性：Fma是矢量式，任一時(shí)刻a的方向均與合外力F的方向一致，當(dāng)合外力

4、方向變化時(shí)a的方向同時(shí)變化. (3)同體性：公式Fma中a、F、m都是針對(duì)同一物體. (4)獨(dú)立性：當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力作用時(shí)，各個(gè)力都滿足Fma,每個(gè)力都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度,這些加速度的矢量和即為物體具有的合加速度，故牛頓第二定律可表示為,3.合外力、加速度、速度的關(guān)系 (1)力與加速度為因果關(guān)系，力是因，加速度是果.只要物體所受的合外力不為零，就會(huì)產(chǎn)生加速度.加速度與合外力方向總相同、大小與合外力成正比. (2)力與速度無因果關(guān)系：合外力方向與速度方向可以同向，可以反向.合外力方向與速度方向同向時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，反向時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng).,例1下列對(duì)牛頓第二定律的理解正確的是() A.由Fma

5、可知，F(xiàn)與a成正比，m與a成反比 B.牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時(shí)，物體才受到外力 的作用 C.加速度的方向與合外力的方向一致 D.當(dāng)外力停止作用時(shí)，加速度隨之消失,解析Fma說明力是產(chǎn)生加速度的原因，但不能說F與a成正比，也不能說m與a成反比，A錯(cuò)誤； 力是產(chǎn)生加速度的原因，所以是當(dāng)物體受到外力時(shí)，物體才有的加速度，B錯(cuò)誤； 根據(jù)牛頓第二定律的矢量性，加速度的方向與合外力的方向一致，C正確；,加速度與合外力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，D正確. 答案CD,針對(duì)訓(xùn)練初始時(shí)靜止在光滑水平面上的物體，受到一個(gè)逐漸減小的水平力的作用，則這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)情況為 () A.速度不斷增大，但增大得越來越慢 B.加速

6、度不斷增大，速度不斷減小 C.加速度不斷減小，速度不斷增大 D.加速度不變，速度先減小后增大,解析水平面光滑，說明物體不受摩擦力作用，物體所受到的水平力即為其合外力.水平力逐漸減小，合外力也逐漸減小，由公式Fma可知：當(dāng)F逐漸減小時(shí)，a也逐漸減小，但速度逐漸增大. 答案AC,二、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用 1.解題步驟 (1)確定研究對(duì)象. (2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，作出受力和運(yùn)動(dòng)的示意圖. (3)求合力F或加速度a. (4)根據(jù)Fma列方程求解.,2.解題方法 (1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，加速度的方向即是物體所受合外力的方向. (2)正交

7、分解法：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.,建立坐標(biāo)系時(shí)，通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度)，將物體所受的力正交分解后，列出方程Fxma，F(xiàn)y0. 特殊情況下，若物體的受力都在兩個(gè)互相垂直的方向上，也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上，正交分解加速度a.根據(jù)牛頓第二定律,例2如圖1所示，質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.物體受到大小為20 N、與水平方向成37角斜向上的拉力F作用時(shí)，沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大小. (g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),圖1,解析選取物體為研究對(duì)象

8、，對(duì)其受力分析如圖所示,水平方向：Fcos 37Ffma 豎直方向：FNFsin 37mg 又因?yàn)镕fFN 解可得：a0.5 m/s2. 答案0.5 m/s2,例3如圖2所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向 37角，小球和車廂相對(duì)靜止，小球的質(zhì)量為 1 kg.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8) (1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況； (2)求懸線對(duì)小球的拉力大小.,圖2,解析解法一(合成法) (1)小球和車廂相對(duì)靜止，它們的加速度相同.以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖所示，小球所受合力為F合mgtan 37.,由牛頓第

9、二定律得小球的加速度為,加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同，車廂做的是水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或水平向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng).,解法二(正交分解法) (1)建立直角坐標(biāo)系如圖所示，正交分解各力，根據(jù)牛頓第二定律列方程得 x方向：FTxma,y方向：FTymg0 即FTsin 37ma FTcos 37mg0,加速度方向水平向右.車廂的加速度與小球相同，車廂做的是水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)或水平向左的勻減速直線運(yùn)動(dòng).,(2)由(1)中所列方程解得懸線對(duì)球的拉力大小為,答案(1)7.5 m/s2，方向水平向右車廂可能水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或水平向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng) (2)12.5 N,對(duì)點(diǎn)練習(xí)

10、 鞏固應(yīng)用反饋,對(duì)牛頓第二定律的理解 1.下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式Fma及其變形公式的理解，正確的是() A.由Fma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與 物體的加速度成反比,B.由m 可知，物體的質(zhì)量與其所受合力成正比，與其 運(yùn)動(dòng)的加速度成反比 C.由a 可知，物體的加速度與其所受合力成正比，與其 質(zhì)量成反比 D.由m 可知，物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它 所受到的合力求出,Fma說明力是產(chǎn)生加速度的原因，但不能說F與m成正比，與a成反比；,答案CD,2.靜止在光滑水平地面上的物體，受到一個(gè)水平拉力的作用，以下說法正確的是() A.當(dāng)力剛開始作用的瞬間，物體立即獲得加速度，但速

11、度 仍為零 B.當(dāng)力剛開始作用的瞬間，物體同時(shí)獲得速度和加速度 C.物體運(yùn)動(dòng)起來后，拉力變小時(shí)，物體一定減速 D.物體運(yùn)動(dòng)起來后，拉力反向，物體的加速度立即反向,解析當(dāng)力剛開始作用的瞬間，根據(jù)牛頓第二定律，物體立即獲得加速度，但速度仍為零，故A對(duì)，B錯(cuò)； 物體運(yùn)動(dòng)起來后，拉力變小時(shí)，加速度變小，速度仍然增大，故C錯(cuò)； 拉力反向，加速度也立即反向，故D對(duì). 答案AD,牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用 3.車廂底部有一質(zhì)量為m5 kg的物體，如圖3所示，當(dāng)小車以7.5 m/s2的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，m與小車始終保持相對(duì)靜止，試分析物體的受力情況，并求出各力的大小.,圖3,解析物體共受三個(gè)力的作用：重力、支持力和小車給它的摩擦力. 其中：重力Gmg50 N，方向豎直向下. 支持力FNG50 N，方向豎直向上. 摩擦力Ffma57.5 N37.5 N，方向水平向右. 答案見解析,4.如圖4所示，質(zhì)量為1 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，物體受到大小為2