4.3 牛顿第二定律 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.3 牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系 人教版（2019）必修 第一册 1.通过分析探究实验的数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式F=kma，并准确表述了牛顿第二定律的内容，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。 2.能根据1N的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是从F=kma变成F=ma的，体会单位的产生过程。 3.能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。 4.会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活的简单问题。 一、教学目标 赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得较大的速度，也就是说，赛车的加速度大。 物体的加速度 a 与它所受的作用F 以及自身的质量 m 之间存在什么样的定量关系呢？ 通过上节的探究实验，你找到了吗？ 导入新课 找到规律： 归纳法 物体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的方向相同。 牛顿第二定律 F∝ ma 1.内容： 2.表达式: F＝kma 3.力的单位 思考 怎样使k=1呢？ 1 N = 1 kg·m/s2 当k=1时，质量为1 kg的物体在某力的作用下获得1 m/s2 的加速度，该力 F ＝ ma ＝ 1 kg·m/s2，人们规定该力为“一个单位”力。 力的单位就为“kg·m/s2”，后人称作“牛顿”（国际单位） 牛顿第二定律内容: 物体的加速度跟它受到的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。 F合=ma F、m、a均取国际单位 例.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。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？应该怎样解释这个现象？ 不矛盾，提不动是箱子的实际加速度为0，应该对应物体受到的合力，该过程箱子受的合力等于0。 4.牛顿第二定律的意义 物体运 动情况 运动学 公 式 牛顿第 二定律 物体受 力情况 加速度 a 桥梁 1.矢量性 2.瞬时性 a与F合是瞬时对应关系： a与F合 同时产生,同时消失,同时变化 理解牛顿第二定律 加速度a的方向与合外力F合方向相同。 合力方向 加速度方向 F A 光滑水平面 G FN 物体受到拉力F之前静止 a=? 物体受到拉力F之后，a有了吗? 撤去拉力F后，a还存在吗? F增大、减小时，a怎样? 思考 a a 铅球抛出后瞬间，加速度的方向如何？ 思考 3.同体性 公式中F、m、a必须是同一研究对象 总结：作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，与物体是否受其他力无关。 合力的加速度即是这些加速度的矢量和。 4.独立性 G与FN分别产生加速度吗? 思考 F A 光滑水平面 G FN 例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。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？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 解析：求汽车受到的阻力，已知信息是汽车的运动情况，由牛顿第二定律，运动量a和F关联，故求阻力先求a，再分析合力和阻力的关系进而求阻力；重新起步，已知力的信息求a，同样由牛顿第二定律，受力分析求合力，再求a。 汽车重新加速时的受力情况 汽车减速时受力情况 G FN F阻 F阻 F FN G 牛顿第二定律的简单应用 10 解：沿汽车运动方向建立坐标轴 G FN F阻 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 由牛顿第二定律得： F合=F－F阻 =2 000N-437N=1 563N 第二阶段，汽车重新起步加速 F阻 FN G F 例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(如图)。 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。 解析：审题找思路：细线偏角θ与加速度有何关联？偏角决定绳上拉力的方向，有小球受力的信息，可由牛顿第二定律求加速度，球的加速度与车的加速度相同，车的信息未知，不能以车为研究对象。 12 a mg T θ F合 解：方法1：矢量合成法 以小球为研究对象，其受力如图. 则F合=mgtanθ 由牛顿第二定律得： 则F合=ma y x O T mg (1) (2) 对小球受力分析，建立如图所示坐标系，由牛顿第二定律： 故列车的加速度大小为gtanθ，方向水平向右。 解(1)(2)得小球的加速度为：a=gtanθ θ T