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《牛頓第二定律》運動和力的關(guān)系PPT

《牛頓第二定律》運動和力的關(guān)系PPT 詳細(xì)介紹:

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《牛頓第二定律》運動和力的關(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。

... ... ...

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,方向為東偏南37°

D.物體的加速度的大小為2.5 m/s2,方向為南偏東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

獨立性  作用在物體上的每一個力都產(chǎn)生加速度,物體的實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,則運動物體的加速度立即為零,其運動也就逐漸停止了

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)行受力分析和運動情況分析,作出受力和運動的示意圖。

(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。

... ... ...

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動,已知初速度、末速度和位移,由運動學(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, 一般以物體運動的方向為x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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