4.2 牛顿第二定律 课件-2024-2025学年高一上学期物理沪科版（2020）必修第一册

1 第四章 牛顿运动定律 邹老师 4.2 牛顿第二定律 “牛一”和“牛二”的联系 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。 牛顿第一定律 物体不受力时：运动状态保持不变 ①牛顿第一定律描述： ②牛顿第二定律描述： 物体受力：运动状态改变 描述 力 与 运动状态改变 之间的关系 注： 自然界中没有物体不受力。合力为0，等效为不受力 除了力会影响加速度、还有什么会影响物体的加速度？ 物体的质量m 定性分析 定量探究 实验名称 探究加速度（）与物体受力（）、物体质量（）的关系 实验方法 控制变量法 ①保持M不变：确定a与F之间的关系 ②保持F不变：确定a与M之间的关系 实验结果 实验结果： ①保持M不变：确定a与F之间的关系 实验结果： ②保持F不变：确定a与M之间的关系 物体加速度的大小与物体受到的作用力成正比，与物体的质量成反比 牛顿第二定律的数学表达式 不变时， 不变时， 在国际单位制下，人们取 力F的单位：N 质量m的单位：kg 加速度a的单位：m/s2 国际单位制中： 使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力为1N 在国际单位制中，通过牛顿第二定律定义了力的单位： 牛顿第二定律 一、牛顿第二定律的内容： ①物体加速度的大小与物体受到的作用力成正比，与物体的质量成反比。 ②加速度的方向与力的方向相同 二、牛顿第二定律的公式： 变式一： 变式二： 决定式：反映物理量之间的因果关系 定义式：根据物理量的定义写成的数学表达式 决定式可以描述为：xxx越大，则xxx越大 定义式不可以描述为：xxx越大，则xxx越大 牛顿第二定律说明：质量是惯性大小的量度 对两个物体施加同样的力，质量大的物体加速度小 质量越大，运动状态越难被改变 质量越大，惯性越大 质量是惯性大小的量度 变式二： 牛顿第二定律说明：质量是惯性大小的量度 利用牛顿第二定律 在太空中测质量 牛顿第二定律的性质 ①因果性 力是产生加速度的原因 重力： 重力加速度：由于受到重力而产生的加速度 N/kg m/s2 如果你看到地上有面包在动， 那么面包底下可能有一只蚂蚁 牛顿第二定律的性质 ②瞬时性 加速度和力同时产生、同时消失、同时变化 例1：不考虑面包受到的桌面对其的摩擦力，蚂蚁对水平面上的静止状态的面包施加一个力F的瞬间 速度 _______ 0 加速度 _______ 0 （填等于或不等于） 等于 不等于 F 速度的变化是加速度对时间的累积，因此不能像加速度一样瞬间变化 牛顿第二定律的性质 ③矢量性 加速度的方向与所受合外力方向一致 F a F a 牛顿第二定律的性质 F2 v F1 例2：不考虑摩擦力，两个蚂蚁抢面包。 一开始面包向右做匀速直线运动。 从某一时刻起， 蚂蚁A用力F1拉面包，蚂蚁B用力F2拉面包。 面包开始减速。 问：F1和F2谁大？ 加速度方向向左，说明合力方向向左 ③矢量性 加速度的方向与所受合外力方向一致 牛顿第二定律的性质 ④独立性 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其相对应的加速度。 总的加速度等于各个分加速度的矢量和 例3：考虑摩擦力的存在，蚂蚁推面包，没有推动。 蚂蚁推面包产生了一个加速度a1， 静摩擦力产生了一个加速度a2， a1=a2，方向相反 总的加速度为0。 F2 f 牛顿第二定律的性质 例4：矩形桌面，4m3m。左上角有块质量为0.1kg的面包。不计桌面对面包的摩擦力。 蚂蚁A用水平向右，大小为0.08N的力推面包。 A B ①：蚂蚁B的推力方向向下，要用多大的力推面包，才能使面包沿直线运动到桌面右下角？ ②：在①的情况下，面包到达右下角需要运动多久？ 末速度是多少？ 4m 3m F1=0.08N F2 ④独立性 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其相对应的加速度。 总的加速度等于各个分加速度的矢量和 牛顿第二定律的运用 一般步骤 牛顿第二定律 运动学公式 以为媒介 ①选研究对象，做受力分析 ②利用牛顿第二定律，计算加速度 ③利用运动学公式，求解 已知受力，求运动：①②③ 已知运动，求受力：③②① 牛顿第二定律的应用 F1=0.08N A B 4m 3m 牛顿第二定律的运用 一般步骤 ①选研究对象，做受力分析 ②利用牛顿第二定律，计算加速度 ③利用运动学公式，求解 已知受力，求运动：①②③ 已知运动，求受力：③②① 牛顿第二定律的应用 例5：一个物体质量为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，（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。 【解析】（1）若斜面光滑，对物体受力分析如图： θ mg FN θ F合 a Ff F2 F1 θ 根据牛顿第二定律：，得： 方向沿斜面向下 （2）若斜面粗糙，物体受力如图 根据牛顿第二定律： 联立得：方向沿斜面向下 牛顿第二定律的应用 例6：假设有一个自制小型火箭，重50kg，载着50kg的燃料，火箭发射时，燃料燃烧提供的推力为2000N保持不变。g取10N/kg。 ①：不考虑燃料燃烧对总质量的影响，火箭升空时的加速度是多少？ ②：考虑燃料燃烧对总质量的影响，火箭升空时的v-t图像应该是怎样的？ F G F合增大，m不断减小 牛顿第二定律的应用 19 第四章 牛顿运动定律 邹芳林 4.2.2 牛顿第二定律与受力分析 20 一、牛顿第二定律的内容： ①物体加速度的大小与物体受到的作用力成正比，与物体的质量成反比。 ②加速度的方向与力的方向相同 这里的作用力指的是物体所受的合力 牛顿第二定律的理解： 例题： 例题：一物体质量为m，静止于粗糙水平面上。受一水平力F，产生沿水平方向的加速度a，若将此水平力F的大小改为3F，其他条件不变，则物体加速度将（ 　　） A.  大于3a B.  在a与3a之间 C.  等于3a D.  等于a 根据牛顿第二定律：物体加速度与受力的关系： 合力 力改为后，根据牛顿第二定律： 显然： 对因果性的理解 例题： 例题：如图（俯视），物体静止在光滑水平桌面上，一个水平向东的作用在物体上，但要使物体获得方向东偏北的加速度，那么必须同时对物体施加另一个作用力， 的最小值为（ ） （A） （B） （C） （D） 牛二的矢量性：加速度的方向与力的方向相同 对矢量性的理解 牛顿第二定律与受力分析 例题：如图，电梯与水平地面成角，一人静止站在电梯水平梯板上，电梯以匀加速度启动过程中，水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为和。若电梯启动加速度改为，则下面结论正确的是 （ ） A．水平梯板对人的支持力变为 B．水平梯板对人的摩擦力变为 C．水平梯板对人的摩擦力和支持力之比为 D．水平梯板对人的摩擦力和支持力之比为 对独立性的理解 $$