高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律图文课件ppt

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1.掌握牛顿第二定律的内容,知道其数学表达式的确切含义。2.知道力的单位“牛顿”的定义方法。3.理解牛顿第二定律的矢量性、因果性和瞬时性,能运用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。
一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成 、跟它的质量成 ,加速度的方向跟作用力的方向 。2.表达式F= ,其中k是比例系数,式中F指的是物体所受的 。二、力的单位1.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为 。2.“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N,即1 N= 。 
1.思考判断(1)由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比。(　 　)(2)公式F=ma中,各物理量的单位可以任意选取。(　 　)(3)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N。(　 　)(4)公式F=ma中,a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和。(　 　)(5)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致。(　 　)
2.如图为某次航展上飞行员表演驾驶战机大仰角沿直线加速爬升的情景,则战机在爬升过程中所受合力方向(　 　)A.竖直向上 B.与速度方向相同C.与速度方向相反D.与速度方向垂直
解析:对于加速直线运动,合力方向与速度方向相同,B正确。
3.在阻力可以忽略的冰面上,质量为60 kg的男同学和质量为50 kg的女同学用一根轻绳做“拔河”游戏。当女同学的加速度大小是0.60 m/s2时,男同学的加速度大小是(　 　)A.0 m/s2
要点一　对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的四个性质1.矢量性:合力的方向决定了加速度的方向,合力方向改变,加速度方向改变,加速度方向与合力方向一致。2.瞬时性:加速度与合力是瞬时对应关系,它们同生、同灭、同变化。
[典例1] 下列对牛顿第二定律的理解正确的是(　 　)A.由F=ma可知,m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用C.加速度的方向跟合力的方向可能相同,可能相反D.当外力停止作用时,加速度随之消失
合力、加速度、速度的关系(1)合力与加速度为因果关系:合力是因,加速度是果。只要物体所受的合力不为零,就会产生加速度。(2)合力与速度无因果关系:合力方向与速度方向可以同向,可以反向,还可以有夹角。
[变式2] 如图所示,一顾客乘扶梯上楼,随电梯一起加速运动。在这一过程中,关于顾客的受力分析正确的是(　 　)
解析:顾客随电梯一起加速上升,则顾客所受合力方向沿斜面向上,对顾客受力分析可知,顾客受到摩擦力,方向沿接触面水平向右,A、B、D错误,C正确。
要点二　牛顿第二定律的简单应用1.应用牛顿第二定律的解题步骤(1)确定研究对象。(2)进行受力分析和运动情况分析,作出受力和运动的示意图。(3)求合力F或加速度a。(4)根据F=ma列方程求解。2.应用牛顿第二定律解题的基本方法(1)矢量合成法:若物体只受两个力作用,应用平行四边形定则求这两个力的合力,加速度的方向即是物体所受合力的方向。
(2)正交分解法:当物体受多个力的作用时,常用正交分解法求物体所受的合力。①建立坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,Fy=0。
解析:(1)水平面光滑时,物体的受力情况如图甲所示,由牛顿第二定律Fcs 37°=ma1,解得a1=8 m/s2。
[典例2] 如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上。现用大小为 40 N、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)。(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?
答案:(1)8 m/s2　
解析:(2)水平面不光滑时,物体的受力情况如图乙所示Fcs 37°-Ff=ma2,FN′+Fsin 37°=mg,Ff=μFN′,联立解得a2=6 m/s2。
[典例2] 如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上。现用大小为 40 N、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)。(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度大小是多少?
答案:(2)6 m/s2
[变式3] 如图所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度g取10 m/s2。(1)物体下滑过程的加速度有多大?
解析:(1)根据牛顿第二定律得mgsin θ=ma1,解得a1=5 m/s2。
答案:(1)5 m/s2　
[变式3] 如图所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度g取10 m/s2。
解析:(2)物体受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律得mgsin θ-Ff=ma2,FN=mgcs θ,Ff=μFN,联立解得a2=2.5 m/s2。
答案:(2)2.5 m/s2
要点三　瞬时加速度问题物体的加速度与合力存在瞬时对应关系,所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态。此类问题中常有一些诸如“瞬时”“突然”等标志性词语,涉及两种模型,一是“绳”或“线”类;二是“弹簧”或“橡皮筋”类。1.“绳”或“线”模型的特点只能承受拉力,不能承受支持力,受力情况改变的瞬间弹力可以发生突变。2.“弹簧”或“橡皮筋”模型的特点弹簧既能承受拉力,也能承受压力,橡皮筋只能承受拉力,不能承受压力,受力情况改变的瞬间弹力不可以发生突变。
[典例3] (1)如图甲所示,A、B间用细绳连接并将A球用细绳悬挂在天花板上,剪断悬挂A球的细绳的瞬间,A、B的加速度分别为多大?方向如何?
答案:(1)g　方向竖直向下　g　方向竖直向下　
(2)若悬挂A球的细绳改为轻弹簧,如图乙所示,如果把A、B之间的细绳剪断,则A、B的瞬时加速度各是多少?方向如何?(设A、B两球质量相等)
答案:(2)g　方向竖直向上　g　方向竖直向下