高中物理 5-2《牛頓第二定律》精品課件 魯科版必修1(1)

1、牛 頓 第 二 定 律,1、牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過程,2、牛頓第二定律的推導(dǎo)及意義,3、牛頓第二定律的運(yùn)用,復(fù)習(xí)思考：,物體運(yùn)動狀態(tài)的改變,速度發(fā)生了改變,產(chǎn)生了加速度,力,慣性的大小,質(zhì)量,關(guān)系？,關(guān)系？,那么物體加速度a與合外力F和質(zhì)量m分別是什么關(guān)系呢？,控制變量法,1、研究一個物理量與多個因素的關(guān)系時，需要用的物理方法是什么？,提出問題？,設(shè)計(jì)方案,實(shí)驗(yàn)1： 控制變量m,小車的質(zhì)量相同時，探討加速度a與F的關(guān)系：,實(shí)驗(yàn)2：控制變量

2、F,小車的拉力相同時，探討加速度a與m的關(guān)系：,,通過分析及演示實(shí)驗(yàn)去猜想：,物體的加速度a與質(zhì)量m和合外力F有關(guān)。,2、實(shí)驗(yàn)要測哪些物理量？,加速度a、合外力F、小車質(zhì)量m,,4、合外力F怎么測？,通過定滑輪用鉤碼的重力作為小車的拉力。,3、小車質(zhì)量m怎么測？,衍生問題：小車與接觸面有摩擦力f怎么辦？,調(diào)整斜面的傾角，使小車在沒有拉力的情況下恰好能沿斜面勻速下滑，這樣處理可以讓重力沿斜面向下的下滑力與摩擦力抵消。再掛上鉤碼時,鉤碼對小

3、車的拉力就可以認(rèn)為是合外力了。,可以用天平測出。,5、加速度a怎樣測？,A、利用打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)，測出位移S和時間t，去求a。B、用光電門和數(shù)字計(jì)時器測時間t,用刻度尺測遮光片的寬度s,去求v,再求a。C、通過兩車對比，測出兩車相同時間內(nèi)的位移之比，從而求出加速度之比。,分析：三種方案都可以，A、B計(jì)算量大，本節(jié)課我們選C方案,實(shí)驗(yàn)原理,s1= a1t2,s2 = a2t2,a1/a2 = S1 / s2,測量s1 、s

4、2,實(shí)驗(yàn)1：對比：a1/a2與F1/F2的關(guān)系？,實(shí)驗(yàn)2：對比：a1/a2與m1/m2的關(guān)系？,進(jìn)行試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)1：小車的質(zhì)量相同時，研究小車的加速度與拉力的關(guān)系：,對于質(zhì)量相同的物體來說，物體的加速度跟作用在物休上的外力成正比并可表述為：,實(shí)驗(yàn)表明：s1=2s2,F1=2F2, s1/s2=a1/a2 測量s1 ，s2,實(shí)驗(yàn)表明：,,s1/s2=2/1,在相同力的作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比，可表示為：,實(shí)驗(yàn)2：控制變量F

5、,小車的拉力相同時，研究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系：,m2=2m1, s1/s2=a1/a2 測量s1 ，s2,根據(jù)加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系研究，我們對加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系得到結(jié)論：,物體的加速度跟合外力成正比, 跟物體的質(zhì)量成反比。,這就是牛頓第二定律。,加速度和力都是矢量，它們都是有方向的。牛頓第二定律不但確定了加速度和力的大小之間的關(guān)系，還確定了它們的方向之間的關(guān)系：,加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同,牛頓第二定

6、律用數(shù)學(xué)式子表示就是：,或者：,前面兩式子可以改寫成等式F=Kma。式子的k是比例常數(shù)。如果公式中的物理量選擇合適的單位，可以使k=1，從而使公式簡化。,我們知道，在國際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個單位是根據(jù)牛頓第二定律來這樣定義的：使質(zhì)量是1千克的物體產(chǎn)生1米/秒2加速度的力，叫做1牛頓。,即： 1牛=1千克 · 米/秒2,可見，如果都用國際單位制的單位，在上式中就可以使k=1，上式簡化成：,F = ma,這就是牛頓第

7、二定律的公式。,3.合外力為零時，加速度為零，物體就處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動,1.合外力恒定不變時，加速度恒定不變，物體就做勻變速運(yùn)動,2.合外力隨著時間的改變，加速度也隨著時間的改變,注意事項(xiàng):,1.矢量性:(a與F合方向相同),2.瞬時性:(a與F合 同時產(chǎn)生,同時消失,同時變化),3.同體性:( a與F合 , m都屬于同一物體，既研究對象統(tǒng)一性）,4.獨(dú)立性:(X方向的合外力產(chǎn)生X軸方向的加速度,Y方向的合外產(chǎn)生Y軸方向的加速

8、度,Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y,答：沒有矛盾，由公式F合=ma看，F(xiàn)合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個力應(yīng)是合外力。現(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。,練習(xí)：,1、 一質(zhì)量為1Kg的物體只受到兩個大小米2N和3N的共點(diǎn)力作用， 則這個物體運(yùn)動的加速度的范圍是____________________。,1 m/s2 ≤ a ≤ 5

9、 m/s2,2、25N的合外力作用在一個物體上，能使它產(chǎn)生 2 m/s2的加速度，則要使它產(chǎn)生 5 m/s2的加速度，合外力為____________。,分析：由于是同一個物體，故質(zhì)量不變。先可以由F1 = 25N和 加速度 a1 = 2 m/s2 求出質(zhì)量,再由 F2 = ma 求出作用力：F2 = ma2 =12.5×5 = 62.5N,62.5N,1.質(zhì)量為m的物體放在粗糙水平面上受水平F時產(chǎn)生加

10、速度為a1 ,當(dāng)水平力為2F時,加速度a2,關(guān)于a1 與a2 的關(guān)系正確的是： （ ）,解析:關(guān)鍵要考慮摩擦力f。,小試牛刀:,A. a2 ＝ 2a1 B. a2 ＜ 2a1　C. a2 ＞ 2a1 D. a1 ＝ a2,C,,由a1 =(F－f)/m, a2 =(2F－f)/m ＞2(F －f) =2 a1,小結(jié):,1.加速度a與F的關(guān)系:物體