高中物理人教版 (2019)必修 第一册牛顿第二定律评优课教学课件ppt

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高中物理必修第一册课件
上节课的实验表明，小车的加速度a跟它所受的作用力成正比，与它的质量m成反比。
对于任何物体都是这样的吗？
如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，如图甲。
实际规律很可能就是这样的
到此为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为“定律”。
由此看来，科学前辈们在根据有限的实验事实宣布某个定律时，既需要谨慎，也需要勇气。
加速度a、作用力F、质量m之间存在什么样的定量关系呢？
大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：
物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律（Newtn’s secnd law）。
F＝kma中k的数值取决于F 、m、a的单位的选取。
当k =1时，质量 m = 1 kg 的物体，在某力作用下获得 a = 1 m/s2 的加速度所需要的力：
F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2
把 1 kg·m/s2 叫做“一个单位”的力，
力F的单位就是千克米每二次方秒
后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示.
由1N＝1kg·m/s2可知，使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N。
在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方（m/s2），力的单位取牛顿（N） 时，牛顿第二定律可以表述为：
根据牛顿第二定律我们知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，牛顿第二定律是否错了？
咦， F＝ma，你的加速度去哪了？
亲，这里的F指的是合力
牛顿第一和第二定律的对比
1.牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，从而完善了力的内涵，同时指出一切物体都有惯性。给人们研究a、F、m的定量关系指明了方向。2.有了牛顿第二定律，就能更进一步理解：描述物体惯性的物理量是质量的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。还知道，若合力为零物体保持静止或匀速运动；3.牛顿第二定律是一个实验定律，定量给出了a、F、m的定量关系。
后面我们将以专题的形式做更深层次的分析
【例题1】在平直路面上，质量为1 100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来，汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2 000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变.
汽车重新加速时的受力情况
【解析】沿汽车运动方向建立坐标轴
第一阶段，汽车受到的阻力做匀变速运动v0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s ， v=0
F合=F－F阻 =2 000N-437N=1 563N
第二阶段，汽车重新起步加速
【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测定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为，求列车的加速度。
【解析】方法1：矢量合成法以小球为研究对象，其受力如图.
由牛顿第二定律得：a＝g tan θ 方向水平向右
【解析】方法2：正交分解法
在竖直方向有 FT cs θ ＝ mg （1） 在水平方向有 FT sin θ ＝ ma （2）
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。
两式联立，可以求得小球的加速度为： a＝g tan θ 方向水平向右
正交分解法在牛顿第二定律中的应用：
当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力．通常选取加速方向作为正方向(不分解加速度)，将物体所受的其他力正交分解后，列方程Fx＝ma，Fy＝0.
2.分析受力情况
选择合适的运动学表达式
4.根据牛顿第二定律 F合 ＝ma 列方程求解
在宇宙空间，所有物体处于完全失重的情况。天平、台秤无法使用。通过本节课的学习你知道怎样测宇航员的质量吗？
F=ma，已知力F，并测出加速度a，就可以算出物体的质量m ——动力学方法测质量
物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律（Newtn’s secnd law）。
因果性同体性矢量性瞬时性独立性
使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N。
1N＝1kg·m/s2
如图，某同学将乒乓球置于球拍中心，并推动乒乓球沿水平直线向前做加速运动，在运动过程中，球与球拍保持相对静止．忽略空气对乒乓球的影响，则A．球拍对乒乓球支持力的方向竖直向上B．乒乓球所受合外力沿水平方向C．球拍对乒乓球的作用力为零D．乒乓球受到的合外力为零
(多选)如图所示，当小车向右加速运动时，物块M相对于车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时，则A．物块M对车厢壁的压力增大B．M受摩擦力增大C．M受摩擦力不变D．物块M相对于车厢壁可能上滑
以物块为研究对象，分析受力情况如图重力Mg，车厢的弹力N和静摩擦力f，根据牛顿第二定律得：水平方向N=Ma竖直方向f=MgA．当加速度增大时，N增大，根据牛顿第三定律得知，物块对车厢壁的压力增大，故A正确；BC．当加速度增大时，物块受静摩擦力f不变，故B错误，C正确； D．当加速度增大时，N增大，物块所受的最大静摩擦力增大，故物块相对于车厢仍静止，故D错误。 故选AC。
如图所示，A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上，两细线与水平方向夹角分别为60°和45°，A、B间拴接的轻弹簧恰好水平，A、B两物体处于静止状态，则A．A、B所受弹簧弹力大小之比为 B．A、B的质量之比为C．悬挂A、B的细线上拉力大小之比为D．同时剪断两细线的瞬间，A、B的瞬时加速度大小之比为
一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2m/s2的加速度，要使它产生a2=6m/s2的加速度，需要施加多大的力？
【解析】由牛顿第二定律有
另解：由牛顿第二定律有
如图，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周围与它接触的物体对石块B作用力的合力F。
一个物体质量为m，放在一个倾角为θ的斜面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑，（1）若斜面光滑，求物体的加速度；（2）若斜面粗糙，已知动摩擦因数为μ，求物体的加速度。
【解析】（1）若斜面光滑，对物体受力分析如图：
根据牛顿第二定律：mgsinθ=ma，得：a=gsinθ
（2）若斜面粗糙，物体受力如图
根据牛顿第二定律：mgsinθ-Ff=maFf=μFN，FN=mgcsθ 联立得：a=gsinθ-μgcsθ
地面上放一木箱，质量为10kg，用100N的力与水平成37°角推木箱，如图所示，恰好使木箱匀速前进．若用此力与水平成37°角向斜上方拉木箱，木箱的加速度多大？（取g=10m/s2，sin37=0.6，cs37=0.8）
（1）当F为推力时，受力分析如图
（2）当F为拉力时，受力分析如图