資源簡介

(共31張PPT)
1．通過分析探究實驗數(shù)據(jù)，能夠得出牛頓第二定律的數(shù) 學表達式F＝kma。
2．理解牛頓第二定律的內容、表達式的意義。
3．知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。
4．會運用牛頓第二定律分析和處理實際生活中的簡單問題，體會物理的實用價值，培養(yǎng)學生關注生活、關注實際的態(tài)度。
4.3 牛頓第二定律
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
實驗回顧：探究加速度與力、質量的關系
m一定時，a∝F
F一定時，a∝1/m
慣性
牛頓第一定律
力和運動的關系
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
一、牛頓第二定律：
物體加速度的大小跟它受到的合外力成正比
跟物體的質量成反比
加速度的方向跟合外力的方向相同
牛頓
1643年-1727年
合外力
比例系數(shù)
質量
加速度
k等于多少呢？
2、數(shù)學表達式：
1、內容：
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
即：1牛頓(N)=1kg·m/s2
二、力的單位
(1)F＝kma中k的數(shù)值取決于F 、m、a的單位的選取。
(2)當k =1時，質量 m = 1 kg 的物體，獲得a = 1 m/s2 的加速度所需要的力：F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2
(3)若把 1 kg·m/s2 叫做“一個單位”的力，力F的單位就是千克米每二次方秒。后人為了紀念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號N表示。
物理意義：
質量為1kg的物體，獲得1m/s2 的加速度所需要的力為1N。
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
在質量的單位取千克(kg)，加速度的單位取米每二次方秒(m/s2)，力的單位取牛頓(N) 時，牛頓第二定律可以表述為：
F合＝ma
1.單位：各物理量均為國際單位。即：N、kg、m/s2
2.五個性質：
（1）因果性：力是產生加速度的原因，只要物體所受的合外力不為0，物體就具有加速度。
三、對牛頓第二定律的理解
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
（2）同體性：F合＝ma中F合、m、a都是對同一物體而言的。
（3）矢量性：F合、a都是矢量，且方向相同。
例如：火箭發(fā)射過程中的受力以及加速度情況。
G
F推
向上
a的方向也向上
a
（4）瞬時性：a與F合是瞬時對應關系，（同時產生，同時變化，同時消失）
同生共死
G
FN
G
FN
F牽
Ff
Ff
G
FN
向右
向右
向左
向左
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
（5）獨立性：每一個力都可以使物體獨立的產生加速度,但物體的加速度是所有力產生加速度的矢量和，即合加速度。
G
FN
Ff
a牽
a1
a2
af
F牽
a合
物體實際的加速度a就是每個力的加速度的矢量和
a合
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
牛頓運動定律只在慣性參考系內成立
牛頓運動定律只對宏觀低速物體成立
慣性參考系：不受力的物體在其中會保持靜止和勻速直線運動狀態(tài)的參考系。
四、牛頓運動定律的適用范圍
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
【練習1】下列對牛頓第二定律的理解正確的是(　　)
A．由F＝ma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物體有加速度時，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．當外力停止作用時，加速度隨之消失
CD
m決定于物體本身
力是產生加速度的原因，但是沒有加速度時，也可受力 （F合=0）
矢量性
瞬時性
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
【練習2】
靜止在光滑水平面上的物體，受到一個很小的水平推力，在力剛開始作用的瞬間，物體是否立即獲得加速度？是否立即獲得速度？
力作用的瞬間，物體即獲得加速度，力和加速度可以突變。
速度變化需要時間累積，速度不可突變
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
五.加速度兩種表達式的比較
決定式
它揭示了物體產生加速度的原因及影響物體加速度大小、方向的因素．
定義式
物體的加速度與運動時間和速度變化量無關。
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
F合一定
a一定
勻變速運動
例：自由落體
F合變化
a變化
非勻變速運動
F合=0
a=0
靜止或勻速運動
平衡狀態(tài)
六、力和運動的關系
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
【例題1】在平直路面上，質量為1100kg的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100km/h時取消動力，經過70s停了下來，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時牽引力為2 000N，產生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變.
【解析】以汽車為研究對象。設汽車運動方向為x軸正方向，建立坐標系，取消動力后，汽車做勻減速直線運動。
對汽車運動分析：
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
由關系式
汽車受到的阻力是437 N，方向與運動方向相反。
G
FN
F阻
O
x
…… ①
對汽車受力分析并求合：
…… ②
…… ③
聯(lián)合①②③得：
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
重新起步后，汽車的受力如圖：
F合=F牽－F阻 =2 000N-437N=1 563N
F阻
F牽
FN
G
O
x
重新起步產生的加速度是1.42 m/s2，方向與運動方向相同。
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
F=ma是聯(lián)系運動和力的橋梁
求加速度是解決有關運動和力問題的基本思路，
正確的受力分析和運動過程分析則是解決問題的關鍵。
受力情況分析
求合力
確定研
究對象
運動情
況分析
F=ma
運動學公式
總結：
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
應用牛頓第二定律解題的步驟：
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
例題2： 某同學在列車車廂的頂部用細線懸掛一個小球，在列車以某一加速度漸漸啟動的過程中，細線就會偏過一定角度并相對車廂保持靜止，通過測定偏角的大小就能確定列車的加速度。在某次測定中，懸線與豎直方向的夾角為 θ ，求列車的加速度。
分析 列車在加速行駛的過程中，小球始終與列車保持相對靜止狀態(tài)，所以小球的加速度與列車的加速度相同。
對小球進行受力分析，根據(jù)力的合成法則求解合力。再根據(jù)牛頓第二定律，求出小球的加速度，從而獲得車的加速度。
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
mg
F合
a
解：方法1：合成法
以小球為研究對象，受力分析如圖
F合=mgtanθ
a＝g tan θ 方向水平向右
FT
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
方法2：正交分解法：
FT cos θ ＝ mg
FT sin θ ＝ ma
小球在水平方向上做勻加速直線運動，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。則：
對小球受力分析，建立直角坐標系。將拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。
聯(lián)立①②兩式，可以求得小球的加速度為： a＝g tan θ 方向水平向右
mg
FT
Fx
a
Fy
…… ①
…… ②
x
y
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
1.下列說法正確的是：
（1）物體合外力減小時，加速度一定減小。
（2）物體速度為零，合外力一定為零。
（3）物體合外力為零時，速度一定為零。
（4）物體合外力減小時，速度一定減小。
（5）物體的運動方向一定跟合外力方向相同。
（6）物體的加速度大小不變一定受恒力作用。
（7）根據(jù)m=F/a，物體的質量跟外力成正比，跟加速度成反比。
課堂練習
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
2.一物體沿傾角為α的斜面下滑時，恰好做勻速運動，若物體以某一初速度沖上斜面，則上滑時物體加速度大小為（ ）
A.gsin α B.gtan α
C.2gsin α D.2gtan α
C
α
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
類別 彈力表現(xiàn)形式 彈力方向 能否突變
輕繩
橡皮條
輕彈簧
輕桿
七、瞬時加速度問題
拉力
沿繩收縮方向
能
拉力
沿橡皮條收縮方向
不能
拉力、支持力
沿彈簧軸線方向
不能
拉力、支持力
不確定
能
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
模型一：
彈簧類
特點：
產生彈力時，形變比較明顯。當外力撤銷時，形變恢復需要一定時間，彈力不會發(fā)生突變，除非剪斷彈簧。
模型二：輕繩類
特點：
產生彈力時，形變不明顯。當外力撤銷時，形變馬上恢復，彈力發(fā)生突變
1、問題模型
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
2、求解瞬時性問題的步驟
（1）.明確研究對象，分析研究對象初始狀態(tài)下的受力情況；
（2）.判斷瞬時變化時哪些力發(fā)生突變，哪些力不變：
（3）.分析變化后各物體的受力；
（4）.根據(jù)牛頓第二定律求解各物體的加速度。
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
【典例1】如圖所示，兩個質量相等的小球A和B之間用細繩連接，然后用輕彈簧懸掛于點。兩球靜止后將細繩剪斷，剪斷細繩瞬間，有關A球和B球加速度的說法正確的是（　?。ㄖ亓铀俣却笮椋?br/>A．A球的加速度大小為，方向豎直向上
B．A球的加速度大小為，方向豎直向上
C．B球的加速度大小為，方向豎直向下
D．B球的加速度大小為零
A
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位
1.內容
2.力的單位
公式
意義
F＝ma
闡述了力、質量和加速度三者的數(shù)量關系，還明確了加速度和力的方向關系。
1N＝1 kg·m/s2
3.牛頓第二定律的理解與應用位
瞬時加速度
牛頓第二定律
力的單位

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