牛顿第二定律演示文稿

牛顿第二定律高一物理组 张灵芝

学习目标 三维目标 (一)知识与技能 1、掌握牛顿第二定律的内容和数学公式；理解公式中 各物理量的意义及相互关系。 2、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定 义的。 3、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 (二)过程与方法 1、以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量 及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律。 2、培养学生的概括能力和分析推理能力。 (三)情感、态度与价值观 情感、 1、渗透物理学研究方法的教育。 2、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的 重要方法。

实验：探究加速度与力、 实验：探究加速度与力、质量的关系 探究方法： 控制变量法 探究方法：

回 顾

加速度与力的关系

加速度与质量的关系

a

a

F

1 m

a

F

a

1 m

实验归纳： 实验归纳：

m一定： a ∝ F

1 F一定：a ∝ m

F a∝ m

导出： 导出：F∝ ma 写成等式 ： F=kma

一、牛顿第二定律内容 物体的加速度跟作用力成正比， 物体的加速度跟作用力成正比， 跟物体 的质量成反比， 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。 方向相同。这就是牛顿第二定律。

数学等式： 数学等式： F=kma

F=kma 问题一： 问题一： 式中各物理量意义和单位是什么？ 式中各物理量意义和单位是什么？ 问题二： 问题二： 如何定义力的单位使表达式简化？ 如何定义力的单位使表达式简化？

力的单位： 力的单位： 使质量是1kg的物体产生 使质量是 的物体产生1m/s2加速 的物体产生 度的需要力， 一个单位的力” 度的需要力，叫“一个单位的力”。 人们后来为了纪念 牛顿，把力的单位 2 kg· m / S 称作“牛 顿”,并用符号 “N”表示.

1N = 1kg m / s

2

物理量均取国际单位时 物理量均取国际单位时，k=1 国际单位

F=kma

F=ma

思考1: 思考 ：1、在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中， 、 哪些是矢量，哪些是标量？ 哪些是矢量，哪些是标量？ m 是标量，F 和 a 是矢量 是标量， 是矢量。2、这两个矢量的方向关系是怎么样？ 、这两个矢量的方向关系是怎么样？ “力是产生加速度的原因”,即物体受力 力是产生加速度的原因” 力是产生加速度的原因 方向决定物体的加速度方向。 方向决定物体的加速度方向。故力 F 的方向和 的方向是一致的 是一致的。 加速度 a 的方向是一致的。————矢量性 矢量性

思考与讨论： 思考与讨论： 一物体质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始， 的物体静置在光滑水平面上， 时刻开始 时刻开始， 一

物体质量为 的物体静置在光滑水平面上 用一水平向右的大小为2N的力 拉物体， 的力F 用一水平向右的大小为 的力 1拉物体，则 (2m/s2) (1)物体产生的加速度是多大？ )物体产生的加速度是多大？ 秒末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉 (2)若在 秒末给物体加上一个大小也是 水平向左的拉 )若在3秒末给物体加上一个大小也是 则物体的加速度是多少？ ) 力F2,则物体的加速度是多少？(0) 则物体的加速度是多少 内物体的加速度2m/s2是由力 1产生的，3S后物体 是由力F (3)3S内物体的加速度 ) 内物体的加速度 是由力 产生的， 后物体 的加速度为0,那是说3S后 不再产生加速度了？ 的加速度为 ，那是说 后F1不再产生加速度了？ (4)若F1不变，F2变为 ，加速度为多 不变， 变为4N, ) 方向怎样？ 少？方向怎样？ (2m/s2,水平向左) 水平向左)F2N F1 G

F=ma中，F指合力。即F合=ma,a与F合方向一致。 中 指合力。 指合力 与 方向一致。

a2

a1

独立性：物体受到几个力的作用时， 独立性：物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使 物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样， 物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质 叫做力的独立性原理 独立性原理。 叫做力的独立性原理。物体的实际加速度等于各力分别产 生的加速度的矢量和。 生的加速度的矢量和。

思考2: 思考 ：从牛顿第二定律知道， 从牛顿第二定律知道，无论怎样小 的力都可以使物体产生加速度。 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物体时却 提不动它， 提不动它，这跟牛顿第二定律有无 矛盾？为什么？ 矛盾？为什么？

思考3: 思考 ： 物块质量为1kg,求以下几种情况下物体的加速度： 况下物体的加速度： 物块质量为 ， (a=0) 之前静止， (1)物体受到力 之前静止， )物体受到力F之前静止 A末受到向右拉力F=1N, 1m/s2水平向右) (2)1s末受到向右拉力 ) 末受到向右拉力 ， 水平向右) ( ( ) 末拉力 大小不变，方向变为向左， 末撤去拉力。 (4)4s末撤去拉力。 ) 末撤去拉力 合外力不为零，物体就有加速度， 合外力不为零，物体就有加速度，即力是产生加 速度的原因。 速度的原因。 ——因果关系 因果关系F 光滑水平面 水平向左) ( (3)3s末拉力F大小不变，方向变为向左， 1m/s2水平向左) ) 末拉力 大小不变，方向变为向左，

(a=0)

力与加速度同时产生，同时变化， 力与加速度同时产生，同时变化，同时消失 ——瞬时性 瞬时性分析物体的运动情况： 分析物体的运动情况： 方向向右) ( 内做什么运动？ 末

的速度 末的速度？ m/s,方向向右 (1)1-3s内做什么运动？3s末的速度？2m/s,方向向右) ) 内做什么运动 方向向右) ( 内做什么运动？ 末速度 1m/s,方向向右 末速度？ (2)3s-4s内做什么运动？4s末速度？ m/s,方向向右) 内做什么运动 后物体做什么运动？ (3)4s后物体做什么运动？ 向右做匀速直线运动) 后物体做什么运动 (向右做匀速直线运动) 加速度随力发生突变，但速度不能突变。 加速度随力发生突变，但速度不能突变。

质量不同的物体，所受的重力不一样， 质量不同的物体，所受的重力不一样，它 们自由下落时加速度却是一样的。 们自由下落时加速度却是一样的。你怎样 解释？ 说 解释？ 一 如果物体只受重力G=mg的作用，则由 的作用， 如果物体只受重力 的作用 说牛顿第二定律知物体的加速度为： 牛顿第二定律知物体的加速度为：

G mg a= = = =g m m m即重力是使物体产生重力加速度g的原因， 即重力是使物体产生重力加速度 的原因， 的原因 各地的g值略有差异 通常取g=9.8m/s2。 值略有差异， 各地的 值略有差异，通常取

F合

牛顿第二定律的理解： 1、独立性：每一个力各自产生加速度， 独立性：每一个力各自产生加速度， 实际加速度则各加速度的矢量和。 实际加速度则各加速度的矢量和。 矢量性：加速度a的方向与合外力F 2、矢量性：加速度a的方向与合外力F方向相 同。牛顿第二定律公式是矢量式 3、瞬时性：a与F合 同时产生,同时消失,同时 瞬时性： 同时产生,同时消失, 变化 4、因果性：力是产生加速度的原因 因果性：

练习1 练习1: 下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形 公式的理解，正确的是( 公式的理解，正确的是 CD ) A、由F=ma可知，物体所受的合外力与物体 可知， 、 的质量成正比，与物体的加速度成反比； 的质量成正比，与物体的加速度成反比； B、由m=F/a可知，物体的质量与其所受的 可知， 、 合外力成正比，与其运动的加速度成反比； 合外力成正比，与其运动的加速度成反比； C.由a=F/m可知，物体的加速度与其所受 C. 可知， 的合外力成正比，与其质量成反比； 的合外力成正比，与其质量成反比； D、由m=F/a可知，物体的质量可以通过测 可知， 、 量它的加速度和它所受到的合外力而求得。 量它的加速度和它所受到的合外力而求得。

2、静止在光滑的水平面上的物体，受到 、静止在光滑的水平面上的物体， 一个水平拉力，则在力刚开始作用的瞬间， 一个水平拉力，则在力刚开始作用的瞬间， 下列说法正确的是( 下列说法正确的是(

) B A.物体立即获得加速度和速度 物体立即获得加速度和速度 B.物体立即获得加速度，但速度仍为零 物体立即获得加速度， 物体立即获得加速度 C.物体立即获得速度，但加速度仍为零 物体立即获得速度， 物体立即获得速度 D.物体的速度和加速度均为零 物体的速度和加速度均为零

【例1 】 某质量为 1100 kg 的汽车在平直 路面试车，当达到10 0 路面试车，当达到 km/h的速度关闭发动 的速度关闭发动 经过70秒停下来 秒停下来， 机，经过 秒停下来， 汽车所受的阻力多大？ 汽车所受的阻力多大？ 重新起步加速度时牵引 力为2000 N,产生的 力为 ， 加速度为多大？ 末的 加速度为多大？1s末的 速度为多少？ 速度为多少？假定试车 过程汽车所受的牵引力 和阻力不变。 和阻力不变。

思考与讨论： 思考与讨论：1、研究对象是什么？ 研究对象是什么？ 2、受几个力？做什么 受几个力？

运动？ 运动？3、如何求阻力？ 如何求阻力？

a v

F N

F 阻

G 以汽车为研究对象， 解：(1)以汽车为研究对象，受力分析如图，以 以汽车为研究对象 受力分析如图，运动方向为正方向， 公式得 运动方向为正方向， 由加速度 公式得 0 v0 v0 a = = 1 t t 根据牛顿第二定律， 根据牛顿第二定律，汽车受到的阻力为

F = ma1 阻

mv0 1100× 27.8 = = N = 437N t 70 负号表示阻力方向与选的正方向相反

(2)重新起步加速度时牵引力为2000 N,产生的加 重新起步加速度时牵引力为2000 N, 速度为多大？1s末的速度为多少 末的速度为多少？ 速度为多大？1s末的速度为多少？假定试车过程汽 车所受的牵引力和阻力不变。 车所受的牵引力和阻力不变。

a

解：以汽车运动方 以汽车运动方 向为正方向

F

vF 阻

F = F F = 2000N 437N =1563N 阻 合由牛顿第二定律得汽车加速度

F 1563 m 合 a2 = = . m 2 2 =1 42 s m 1100 s由v=at=1.42m/s

解题思路： 解题思路：1、由力求运动： 、由力求运动： 受力情况 加速度a 加速度a 运动情况

2、由运动求力： 、由运动求力： 运动情况 加速度a 加速度a 受力情况

例2、光滑水平桌面上有一个物体，质量是 光滑水平桌面上有一个物体， 2kg,受到互成120 2kg,受到互成1200角的两个力 F1 = 10 N 的共同作用， 和 F2 = 10 N 的共同作用，这个物体的加速 度是多大？ 度是多大？

思考与讨论： 思考与讨论： 1、求合力有几种方法？ 2、用正交分解法解题，怎样建立坐标系 用正交分解法解题， 使问题简化？ 使问题简化？

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