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

第四章 运动和力的关系 第3节 牛顿第二定律 导入新课 一、牛顿第二定律 上节课的实验结果 一、牛顿第二定律 上节课的实验结果 小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 一、牛顿第二定律 多次类似的实验结果 实际规律很可能就是这样： 猜想 实验结果 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。 小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 一、牛顿第二定律 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。 牛顿第二定律的文字表述 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。 牛顿第二定律的表达式 k是比例系数 一、牛顿第二定律 咦， F＝ma， 你的加速度去哪了？ 这里的F指的是合力 推力F 静摩擦力f 问题：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？ 思考与讨论 取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？ F合=kma 二、力的单位 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，要想获得 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 在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N） 时，牛顿第二定律简化成： F合= ma 三、对牛顿第二定律的理解及应用 加速度的定义式与决定式： 定义式：它给出了测量物体的加速度的方法 决定式：它揭示了力是物体产生加速度的原因，也揭示了影响物体加速度的因素． 例题一 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。 重新加速 减速 G FN F阻 F阻 FN G 解：沿汽车运动方向建立坐标轴 第一阶段，汽车做匀变速运动 v0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s ， v=0 m/s 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 例题一 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。 例题二 mg FT F a 解：方法1——合成法 以小球为研究对象，其受力如图. 则F=mgtanθ 由牛顿第二定律得： 方法2——正交分解法 mg FT y x Fx Fy )θ 竖直方向 mg=Fy =FTcosθ 水平方向 F合=Fx =FTsinθ=ma a=gtanθ 例题二 科学漫步 测量时，航天员把自己固定在支架的一端，另一名航天员将支架拉开到指定的位置，松手后支架拉着航天员从静止返回到舱壁。支架能够产生一个恒定的拉力F，用光栅测速装置，能够测量出支架复位的速度v和时间t，从而计算出加速度。这样就能够计算出航天员的质量m。 课堂练习 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，求： （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。 θ 随堂小结 牛顿第二定律 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。 Lavf58.29.100 $$