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

2.3、牛顿第二定律 1 引入 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与它所受的作用力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？ F 2 实验总结 小车质量一定 小车拉力一定 　　物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比． 3 物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比． 加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同． F=kma k 为比例系数 实验总结 假如你是科学家，你能否想个办法把k 消掉？ 4 把能够使质量是1 kg的物体产生1 m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 N，即 1牛 = 1千克 · 米/秒2 可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成 F ＝ma 牛顿第二定律的数学表达式 F ＝k ma 一、力的单位 5 内容：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 F合 ＝ ma 合外力 质量 加速度 二、牛顿第二定律 6 牛顿第二定律的6个性质 F=ma F′=ma′ 以静止的斜面或地面为参考系 同体性：式中合力 F，质量m，加速度 a 对应同一物体。 式独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。 瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。 矢量性：加速度与合力的方向相同，表达式是矢量式。 相对性：式子中a和F是相对相同参考系而言。 局限性：只适用于宏观低速的物体；不适用于微观领域，不适用于接近光速的物体。 牛顿第二定律的6个性质 【例1】某伞兵和他携带的武器质量共为 80 kg ，降落伞未张开时，受到的空气阻力为 25 N，求伞兵在这段时间的加速度。 a F合 由牛顿第二定律 ， f G 解： 伞兵所受的合力为:F合= G – f 典型例题 得 8 1、确定研究对象。 2、分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图。 3、求出合力。 4、选取正方向，根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解。 用牛顿第二定律解题的一般步骤 9 汽车重新加速时的受力情况 某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 汽车减速时受力情况 G FN F阻 F阻 F FN G 课本例1： 10 课本例1： F阻 v F阻 F 图(1)减速时 图(2)加速时 解：设汽车运动方向为正方向，关闭发动机后：汽车水平受力如右图(1)，汽车初速： v0=100Km/h=27.8m/s 汽车末速 ： v=0 汽车的加速度 由牛顿第二定律得： 汽车受到的阻力为 负号表示与运动方向相反 重新启动后：汽车水平受力如右图(2) F合=F－F阻=2000N-437N=1563N 由牛顿第二定律得：汽车的加速度 加速度方向与汽车运动方向相同 11 课本例1： 负号表示与运动方向相反 解：设汽车运动方向为正方向 关闭发动机后：汽车水平受力如右图(1) 汽车的加速度 由牛顿第二定律得： 重新启动后：汽车水平受力如右图(2) 由牛顿第二定律得： 解得： 加速度方向与汽车运动方向相同 F阻 v F阻 F 图(1)减速时 图(2)加速时 12 课本例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。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。 mg T F合 解： 方法1 利用合成法。 由平行四边形法则可得： 解得小球的加速度 a=gtanθ 由牛顿第二定律得： 13 课本例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。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。 mg T 解： 方法2正交分解法。 y x Fx Fy 受力分如图，建立正交坐标系，可得： Mg=T cosθ F合=T sinsθ 由牛顿第二定律得： 联立解得小球的加速度 a=gtanθ 14 【例2 】 质量为2. 0 t 的汽车以10 m/s 的速度行驶，在关闭发动机 5 s 内停下来，求汽车所受的阻力。 G 解：受力分析如图示，以汽车运动