第3节 牛顿第二运动定律（教学课件）物理鲁科版2019必修第一册

第五章 牛顿运动定律 第三节 牛顿第二运动定律 知识回顾 m相同时，物体加速度a与所受外力F成正比 F相同时，物体加速度a与物体质量m成反比 G N F1 F2 F 当物体受到多个力时，F则为合外力 =F1-F2 牛顿第二运动定律 k为比例常数 物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同。 牛顿第二运动定律 的单位： 的单位： 的单位： 如果规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所用的力为1kg·m/s2 则 1 N = 1 kg·m/s2 后人为了纪念牛顿将kg·m/s2 称为牛顿，简称牛，用符号 N 表示。 牛顿第二运动定律 几点说明 1、当物体同时受到几个外力的作用时，F 代表的是合外力。 3、适用范围： 2、单位要使用国际单位： 力—牛顿（N）、质量—千克（kg）、长度—米（m）、时间—秒（s） 宏观物体（相对于分子、原子） 低速运动（远小于光速） 牛顿第二运动定律 “五性” 1、矢量性： 2、瞬时性： 3、因果性： 4、同一性： 5、独立性： 力与加速度方向相同 力与加速度对应同一时刻。同时出现，同时消失。一变俱变。 力是加速度产生的原因，没有力就没有加速度。力若为恒力，加速度也不变。 F=ma是针对同一物体或同一系统的同一时刻同一参考系而言。 对于作用在物体上的每个力都各自会产生加速度，而物体的实际加速度则是各加速度的矢量和。 分力对应分加速度，合力对应合加速度。 牛顿第二运动定律 要使物体获得较大的加速度，除了对物体施加较大的作用力外，还要使物体的质量尽可能小。 赛车要求能在尽可能短的时间内达到最大速度，即要有尽可能大的加速度，除了装备功率很大的发动机外，在设计时还要考虑选用轻型材料，以使赛车的质量尽可能小 某高速列车起动后的初始阶段，可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为 3.04×105 N，列车所受阻力为 7.9×104 N，列车质量为 4.5×105 kg，则列车从起动至速度达到60 km/h需要多长时间？ 初速度为0 加速度恒定 用牛顿第二定律解决动力学问题时，通常需明确研究对象，分析其受力及运动情况，再运用牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。其中加速度通常是联系力和运动情况的桥梁 受力分析 合外力 加速度 运动规律 牛 二 列车受力分析示意图 某高速列车总质量为 4.5×105 kg，在以 216 km/h 的速度直线行驶时紧急制动，要求从开始制动到完全停止的行驶距离不超过 2 000 m。该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为多大？ 物理聊吧 实验中重物的质量 m为什么要远小于小车的质量M？ m M mg 重物与小车一起做匀加速运动，加速度相同，将两者视为整体，由牛顿第二定律得 F 对小车受力分析，由牛顿第二定律可得 ① ② 由①②式解得 当m<<M时，m/M→0,即 自制简易加速度计 我们可用轻杆、小球和硬纸板等制作一个简易加速度计，粗略测量运动物体的加速度。如图 5-11所示，在轻杆上端装上转轴，固定于竖直放置的画有角度的纸板上的 O 点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动。将此装置固定于运动物体上，当物体向右加速（减速）运动时，杆便向左（向右）摆动。根据摆动后稳定的角度，便可知道加速度的大小和方向。你能解释这个加速度计的工作原理吗？ θ θ 国际单位制 物理学中，人们选定了几个物理量为基本物理量。 时间 长度 质量 如: 力学中的基本物理量： 这些基本量的单位称为基本单位 米（m） 千克（kg） 秒（s） 根据物理学关系式由基本量推导出的其他物理量的单位为导出单位 速度 如: 米每秒（m/s） 加速度 米每二次方秒（m/s2 ） 力 千克米每二次方秒（kg·m/s2 ） 牛顿（N） 基本单位与导出单位一起组成单位制 1960 年，第 11 届国际计量大会通过了国际单位制（简称 SI） 在用公式进行计算的时候，如果已知量都采用国际单位制中的单位，计算的结果也必然是国际单位制单位。因此在计算时所列的等式中，就不必一一写出每个物理量的单位，只要在计算结果的数据后面正确写出所求量的单位即可。 说明： 物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过对单位的分析就可以判断。 声音在某种气体中的速度表达式可以只用气体的压强 p、气体的密度 ρ 和没有单位的比例常数 k 来表示。根据上述情况，判断声音在该气体中的速度表达式可能是 国际单位制 压强单位：Pa,1Pa=1N/m3=1(kg.m/s2)/m2, 密度单位：kg/m3, 速度单位：m/s 如图所示，一载有小孩的雪橇总质量为30