《牛頓第二定律》運(yùn)動和力的關(guān)系PPT

第一部分內(nèi)容：課標(biāo)要求

1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的意義。

2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。

3.會應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單的動力學(xué)問題。

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牛頓第二定律PPT，第二部分內(nèi)容：自學(xué)新教材

一、牛頓第二定律的表達(dá)式

1．填一填

(1)牛頓第二定律的內(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)牛頓第二定律的表達(dá)式：F＝_____，其中k是比例系數(shù)。

2．判一判

(1)牛頓第二定律既明確了力、質(zhì)量、加速度三者的數(shù)量關(guān)系，也明確了加速度與力的方向關(guān)系。(   )

(2)由F＝kma可知，物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比。(   )

(3)加速度的方向決定了合外力的方向。(   )

(4)任何情況下，物體的加速度的方向始終與它所受的合外力方向一致。 (   )

3．選一選

(1)[多選]下列對牛頓第二定律的理解正確的是 (　　)

A．由F＝kma可知，m與a成反比

B．牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時，物體才受到外力的作用

C．加速度的方向總跟合外力的方向一致

D．當(dāng)合外力停止作用時，加速度隨之消失

(2)甲物體在5 N的合外力作用下，產(chǎn)生2 m/s2的加速度，乙物體在4 N的合外力作用下，產(chǎn)生2 m/s2的加速度，則下列說法正確的是(　　)

A．甲的慣性較大

B．乙的慣性較大

C．甲、乙兩物體的慣性一樣大

D．無法比較兩物體的慣性大小

二、力的單位

1．填一填

(1)力的國際單位：牛頓，簡稱牛，符號為_____。

(2)“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力就是1 N，即1 N＝1_____。

(3)國際單位制中牛頓第二定律的表達(dá)式：F＝_____。

2．判一判

(1)使質(zhì)量是1 g的物體產(chǎn)生1 cm/s2的加速度的力叫做1 N。(   )

(2)公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取。 (   )

(3)牛頓第二定律表達(dá)式F＝kma中的系數(shù)k總等于1。 (   )

(4)物體的加速度a是物體上每一個力所產(chǎn)生的加速度的矢量和。(   )

3．選一選

(1)下列關(guān)于加速度大小的判斷正確的是(　　)

A．由公式a＝ΔvΔt可知，a與Δv成正比、與Δt成反比

B．由公式a＝ΔvΔt可知，a與Δv成反比、與Δt成正比

C．由公式a＝Fm可知，a與F成正比、與m成反比

D．由公式a＝Fm可知，a與F成反比、與m成正比

(2)[多選]在光滑的水平地面上放一個質(zhì)量m＝2 kg的物體，現(xiàn)對該物體同時施加兩個力F1和F2，其中F1＝3 N，方向水平向東，F(xiàn)2＝4 N，方向水平向南，sin 37°＝0.6，則下列說法正確的是 (　　)

A．F1使物體產(chǎn)生大小為1.5 m/s2、方向水平向東的加速度

B．F2使物體產(chǎn)生大小為2 m/s2、方向水平向南的加速度

C．物體的加速度的大小為2.5 m/s2，方向?yàn)闁|偏南37°

D．物體的加速度的大小為2.5 m/s2，方向?yàn)槟掀珫|37°

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牛頓第二定律PPT，第三部分內(nèi)容：提升新知能

突破點(diǎn)一   對牛頓第二定律的理解

[學(xué)透用活]

1．對表達(dá)式F＝ma的理解

(1)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個物理量的單位都必須是國際單位。

(2)F的含義：F是合力時，加速度a指的是合加速度，即物體的加速度；F是某個分力時，加速度a是該分力產(chǎn)生的加速度。

2．牛頓第二定律的五個性質(zhì)

因果性  力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度

同體性  F、m、a都是對同一物體而言的

獨(dú)立性  作用在物體上的每一個力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和

瞬時性  加速度與合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失

矢量性  F＝ma是一個矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定，且總與合力的方向相同

[對點(diǎn)練清]

1．[多選]下列關(guān)于牛頓第二定律的說法正確的是 (　　)

A．物體的加速度大小由物體的質(zhì)量和物體所受的合力大小決定，與物體的速度無關(guān)

B．物體的加速度方向只由它所受的合力方向決定，與速度方向無關(guān)

C．物體所受的合力方向和加速度方向及速度方向總是相同的

D．一旦物體所受的合力為零，則運(yùn)動物體的加速度立即為零，其運(yùn)動也就逐漸停止了

2．下列說法正確的是(　　)

A．由牛頓第二定律知，加速度大的物體，所受的合外力一定大

B．物體的加速度大，說明它的質(zhì)量一定小

C．任何情況下，物體的加速度大，速度變化量一定大

D．a(chǎn)與Δv及Δt無關(guān)，但可以用Δv和Δt的比值來計算加速度a的大小

3．在粗糙的水平面上，物體在水平推力F作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，一段時間后，將F逐漸減小，在F逐漸減小到零的過程中，速度v和加速度a的變化情況是(　　)

A．v減小，a減小

B．v增大，a減小

C．v先減小后增大，a先增大后減小

D．v先增大后減小，a先減小后增大

突破點(diǎn)二   牛頓第二定律的簡單應(yīng)用

1．應(yīng)用牛頓第二定律的一般步驟

(1)確定研究對象。

(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動情況分析，作出受力和運(yùn)動的示意圖。

(3)求合力F或加速度a。

(4)根據(jù)F＝ma列方程求解。

2．求解加速度的兩種方法

(1)合成法：若物體只受兩個力作用時，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個力的合力，物體所受合外力的方向即為加速度的方向。

(2)正交分解法：當(dāng)物體受多個力作用處于加速狀態(tài)時，常用正交分解法求物體所受的合力，再應(yīng)用牛頓第二定律求加速度。為減少矢量的分解以簡化運(yùn)算，建立坐標(biāo)系時，可有如下兩種方法：

[典例1]　自制一個加速度計，其構(gòu)造是：一根輕桿，下端固定一個小球，上端裝在水平軸O上，桿可在豎直平面內(nèi)左右擺動，用白硬紙作為表面，放在桿擺動的平面上，并刻上刻度，可以直接讀出加速度的大小和方向。使用時，加速度計右端朝汽車前進(jìn)的方向，如圖所示，g取9.8 m/s2。

(1)硬紙上刻度線b在經(jīng)過O點(diǎn)的豎直線上，則在b處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？

(2)刻度線c和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為30°，則c處應(yīng)標(biāo)的加速度數(shù)值是多少？

(3)刻度線d和O點(diǎn)的連線與Ob的夾角為45°。在汽車前進(jìn)時，若輕桿穩(wěn)定地指在d處，則0.5 s內(nèi)汽車速度變化了多少？

突破點(diǎn)三   牛頓第二定律的瞬時性問題

[學(xué)透用活]

1．瞬時加速度問題：牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，加速度和力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析該時刻前后物體的受力情況及其變化。

2．兩種基本模型

剛性繩模型(細(xì)鋼絲、細(xì)線、輕桿等)

此類形變屬于微小形變，其發(fā)生和變化過程時間極短，在物體的受力情況改變(如某個力消失)的瞬間，其形變可隨之突變，彈力可以突變

輕彈簧模型(輕彈簧、橡皮繩、彈性繩等)

此類形變屬于明顯形變，其發(fā)生改變需要一段時間，在瞬時問題中，其彈力的大小不能突變，可看成是不變的

[典例3]　[多選]如圖所示，質(zhì)量為m的小球被一根橡皮筋A(yù)C和一根繩BC系住，當(dāng)小球靜止時，橡皮筋處在水平方向上。下列判斷正確的是(　　)

A．在AC被突然剪斷的瞬間，BC對小球的拉力不變

B．在AC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsin θ

C．在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gcos θ

D．在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsin θ

[規(guī)律方法]

解決此類問題的基本方法

(1)分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況，求出各力大小(①若物體處于平衡狀態(tài)，則利用平衡條件；②若處于加速狀態(tài)，則利用牛頓第二定律)。

(2)分析當(dāng)狀態(tài)變化時(剪斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個力等)，哪些力變化，哪些力不變，哪些力消失(被剪斷的繩、彈簧中的彈力，發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失)。

(3)求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力，利用牛頓第二定律，求出瞬時加速度。

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牛頓第二定律PPT，第四部分內(nèi)容：訓(xùn)練新素養(yǎng)

一、這與牛頓第二定律矛盾嗎(核心素養(yǎng)之科學(xué)思維)

[選自魯科版教材P118“物理聊吧”]

由牛頓第二定律可知，無論多小的力皆能使物體產(chǎn)生加速度，改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。但是，當(dāng)我們推靜止的柜子時(如圖)，有時即使用了很大的力卻也無法推動，柜子仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。這與牛頓第二定律矛盾嗎？為什么？

[提示]　牛頓第二定律F＝ma中的F為合外力，當(dāng)物體所受合外力不為零時，物體就會產(chǎn)生加速度。而當(dāng)我們用力推靜止的柜子時，水平方向除了受推力外，還有地面對箱子的摩擦力，只要推力不能大于其最大靜摩擦力，柜子就仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。故這一現(xiàn)象與牛頓第二定律并不矛盾。

二、典題好題發(fā)掘，練典題做一當(dāng)十

[選自魯科版教材P121例題]

如圖所示，一載有小孩的雪橇總質(zhì)量為30 kg，在拉力F作用下，沿水平地面向右做直線運(yùn)動，該拉力與水平面夾角為30°，經(jīng)過50 cm，速度由0.6 m/s均勻減至0.4 m/s。已知雪橇與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，求作用力F的大小。

[分析]由題意可知，物體做勻減速直線運(yùn)動，已知初速度、末速度和位移，由運(yùn)動學(xué)公式可求加速度，再由牛頓第二定律求出未知力。

[討論]從本題分析可知，物體對水平面的壓力不等于重力。為什么？

[策略提煉]

物體在受到多個力的情況下運(yùn)用牛頓第二定律時，可用正交分解法列方程組求解。通常，先建立直角坐標(biāo)系，將力和加速度分解在兩個坐標(biāo)軸上， 一般以物體運(yùn)動的方向?yàn)閤軸的正方向，列方程組Fx合＝maxFy合＝may，再求解方程組即可。　　

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