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物理3 牛顿第二定律说课ppt课件
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这是一份物理3 牛顿第二定律说课ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了上节回溯，知识讲解，问题引入，运动和力的定量关系，牛顿第二定律，牛顿第二定律深层理解，力的单位，科学漫步等内容，欢迎下载使用。
通过上节课的实验，你能大致描述一下物体的加速度与力、质量的定量关系吗？
二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式
通过上节课的实验，我们可以总结出一般规律：物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。这就是牛顿第二定律。
1．牛顿第二定律是动力学的核心，也是连接力与运动关系的桥梁；2．揭示了运动和力的关系，为设计运动和控制运动提供理论基础。
F＝kma ，这个比例系数 k 取多少合适呢？如何才能让这个比例系数最简单？1 N 的力到底有多大？牛顿当年是如何定义单位力的？
二、知识讲解——力的单位
在国际制单位中，力的单位为牛顿，“牛顿”这个单位是根据牛顿第二定律来定义的。
在 F＝kma 中，比例系数 k 的数值取决于 F、m、a 的单位选取，牛顿把这个比例系数取 1 ，定义质量 1 kg 的物体在某个力的作用下获得 1 m/s2 的加速度，我们把这个力叫作“一个单位”的力，即：F＝ma＝1 kg·m/s2 所以，力的单位为千克米每二次方秒，后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号“N”表示。
在质量单位选取千克（kg），加速度单位选取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）是时，牛顿第二定律可以表述为：F＝ma
注意：F 是因，ma 是果，不能把 ma 看作是力，它是力的作用效果
例题 1 在平直路面上，质量为 1100 kg 的汽车在进行研发的测试，当速度达到 100 km/h 时取消动力，经过 70 s 停了下来。假定试车过程中汽车受到的阻力不变。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为 2000 N，产生的加速度是多少？
分析 如图 4.3-2，取消动力后，汽车在平直路面上只受阻力的作用。由于阻力不变，根据牛顿第二定律，汽车在平直路面上运动的加速度将保持不变。由加速度可以求出汽车受到的阻力。
分析 如图 4.3-3，重新起步后，汽车在平直路面上受到牵引力和阻力。由于二者大小都不变，所以汽车的加速度恒定不变。根据牛顿第二定律可以求出汽车运动时的加速度。
例题 2 某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为 θ ，求列车的加速度。
分析 列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以小球的加速度与列车的加速度相同。 对小球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力。再根据牛顿第二定律，求出小球的加速度，从而获得车的加速度。
方法二 小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力 FT 分解为水平方向的 Fx 和竖直方向的 Fy 。 在竖直方向有 Fy－mg＝0，Fy＝FT cs θ FT cs θ＝mg 在水平方向有 Fx＝FT sin θFT sin θ＝ma 联立求得 a＝g tan θ 列车的加速度与小球相同，大小为 g tan θ ，方向水平向右。
1．依据题意选取研究对象； 2．对研究对象进行受力分析和运动情况分析；3．选取正方向，建立坐标系； 4．列牛顿第二定律方程，进行求解。
运用牛顿第二定律解题步骤
利用动力学的方法测质量
阅读 92 页科学漫步栏目下的内容，思考用动力学的方法测量一个物体的质量，例如一个小型航天器的质量，需要进行哪些测量，测量数据应该怎样处理？方法要尽可能简单、可行。
1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船 m1 去接触正在轨道上运行的火箭组 m2（后者的发动机已熄火）。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力 F 等于 895 N，推进器开动时间为 7 s 。测出飞船和火箭组的速度变化是 0.91 m/s。双子星号宇宙飞船的质量是已知的，m1＝3400 kg，根据上述数据尝试从动力学的视角，求解火箭组的质量 m2 。
1．牛顿第二定律2．力的单位
1．从牛顿第二定律知道，无论多小的力都可以使物体产生加速度，可是我们用力提一个很重的箱子，却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎么解释这个现象？
答：没有矛盾。牛顿第二定律 F＝ma 中的 F 指的是物体所受的合力，而不是一个力。我们用力提一个放在地面上很重的箱子时，箱子受到的力总共有三个：竖直向下的重力 G ，手对箱子向上的作用力 F1 ，以及地面向上的支持力 F2 。如果 F1 < G ，只是支持力 F2 减小，这三个力的合力 F＝0 ，故箱子的加速度为零，箱子仍然保持静止。
2．光滑水平桌面上有一个质量为 2 kg 的物体，它在水平方向上受到互成 90° 角的两个力的作用，这两个力的大小都是 14 N 。这个物体加速度的大小是多少？沿什么方向？
4．如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度 a 向前加速运动。货箱中石块 B 的质量为 m，求石块 B 的周围与它接触的物体对石块 B 作用力的合力。
通过上节课的实验，你能大致描述一下物体的加速度与力、质量的定量关系吗？
二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式
通过上节课的实验，我们可以总结出一般规律：物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。这就是牛顿第二定律。
1．牛顿第二定律是动力学的核心，也是连接力与运动关系的桥梁；2．揭示了运动和力的关系，为设计运动和控制运动提供理论基础。
F＝kma ，这个比例系数 k 取多少合适呢？如何才能让这个比例系数最简单？1 N 的力到底有多大？牛顿当年是如何定义单位力的？
二、知识讲解——力的单位
在国际制单位中，力的单位为牛顿，“牛顿”这个单位是根据牛顿第二定律来定义的。
在 F＝kma 中，比例系数 k 的数值取决于 F、m、a 的单位选取，牛顿把这个比例系数取 1 ，定义质量 1 kg 的物体在某个力的作用下获得 1 m/s2 的加速度，我们把这个力叫作“一个单位”的力，即：F＝ma＝1 kg·m/s2 所以，力的单位为千克米每二次方秒，后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号“N”表示。
在质量单位选取千克（kg），加速度单位选取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）是时，牛顿第二定律可以表述为：F＝ma
注意：F 是因，ma 是果，不能把 ma 看作是力，它是力的作用效果
例题 1 在平直路面上，质量为 1100 kg 的汽车在进行研发的测试，当速度达到 100 km/h 时取消动力，经过 70 s 停了下来。假定试车过程中汽车受到的阻力不变。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为 2000 N，产生的加速度是多少？
分析 如图 4.3-2，取消动力后，汽车在平直路面上只受阻力的作用。由于阻力不变，根据牛顿第二定律，汽车在平直路面上运动的加速度将保持不变。由加速度可以求出汽车受到的阻力。
分析 如图 4.3-3，重新起步后，汽车在平直路面上受到牵引力和阻力。由于二者大小都不变，所以汽车的加速度恒定不变。根据牛顿第二定律可以求出汽车运动时的加速度。
例题 2 某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为 θ ，求列车的加速度。
分析 列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以小球的加速度与列车的加速度相同。 对小球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力。再根据牛顿第二定律，求出小球的加速度，从而获得车的加速度。
方法二 小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力 FT 分解为水平方向的 Fx 和竖直方向的 Fy 。 在竖直方向有 Fy－mg＝0，Fy＝FT cs θ FT cs θ＝mg 在水平方向有 Fx＝FT sin θFT sin θ＝ma 联立求得 a＝g tan θ 列车的加速度与小球相同，大小为 g tan θ ，方向水平向右。
1．依据题意选取研究对象； 2．对研究对象进行受力分析和运动情况分析；3．选取正方向，建立坐标系； 4．列牛顿第二定律方程，进行求解。
运用牛顿第二定律解题步骤
利用动力学的方法测质量
阅读 92 页科学漫步栏目下的内容，思考用动力学的方法测量一个物体的质量，例如一个小型航天器的质量，需要进行哪些测量，测量数据应该怎样处理？方法要尽可能简单、可行。
1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船 m1 去接触正在轨道上运行的火箭组 m2（后者的发动机已熄火）。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力 F 等于 895 N，推进器开动时间为 7 s 。测出飞船和火箭组的速度变化是 0.91 m/s。双子星号宇宙飞船的质量是已知的，m1＝3400 kg，根据上述数据尝试从动力学的视角，求解火箭组的质量 m2 。
1．牛顿第二定律2．力的单位
1．从牛顿第二定律知道，无论多小的力都可以使物体产生加速度，可是我们用力提一个很重的箱子，却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎么解释这个现象？
答：没有矛盾。牛顿第二定律 F＝ma 中的 F 指的是物体所受的合力，而不是一个力。我们用力提一个放在地面上很重的箱子时，箱子受到的力总共有三个：竖直向下的重力 G ，手对箱子向上的作用力 F1 ，以及地面向上的支持力 F2 。如果 F1 < G ，只是支持力 F2 减小，这三个力的合力 F＝0 ，故箱子的加速度为零，箱子仍然保持静止。
2．光滑水平桌面上有一个质量为 2 kg 的物体，它在水平方向上受到互成 90° 角的两个力的作用，这两个力的大小都是 14 N 。这个物体加速度的大小是多少？沿什么方向？
4．如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度 a 向前加速运动。货箱中石块 B 的质量为 m，求石块 B 的周围与它接触的物体对石块 B 作用力的合力。
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