标准版43牛顿第二定律一

_______是物体惯性大小的量度。1.物体运动状态改变的含义是什么?2.使物体运动状态发生改变的原因是什么?3.惯性的大小表达了物体运动状态改变的难易程度。物体运动状态的改变就是指速度发生了变化，即物体产生加速度。力是改变物体运动状态的原因，即：力是产生加速度的原因.质量复习巩固：1aFam4、实验结论：一.牛顿第二定律内容：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合外力质量加速度表达式思考：1、在牛顿第二定律的表达式F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量？m是标量，F和a是矢量。2、这两个矢量的方向关系是怎么样？“力是产生加速度的原因”，即物体受力方向决定物体的加速度方向。故力F的方向和加速度a的方向是一致的。理解牛顿第二定律要注意: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之对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各分加速度叠加的结果。1.同体性：公式中Ｆ、ｍ、ａ必须是同一研究对象2.矢量性：加速度a的方向与合外力F合方向相同。3.瞬时性：（a和合外力F是瞬时对应关系）a与F合同时产生,同时消失,同时变化小结:1.加速度a与F的关系:物体质量一定时,加速度a与合外力F合成正比.2.加速度a与m的关系:物体受合外力一定时,加速度a与m成反比牛顿第二定律1.内容:物体加速度与合外力F合成正比.与质量m成反比，加速度方向与合外力方向相同.2.公式:F合=ma3.注意点:同体性,矢量性,瞬时性,独立性.应用举例例1、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物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。•3、关于运动和力，正确的说法是()•A、物体速度为零时，合外力一定为零•B、物体作曲线运动，合外力一定是变力•C、物体作直线运动，合外力一定是恒力•D、物体作匀速运动，合外力一定为零D例4、下列说法中正确的是（）A．同一物体所受合外力越大，加速度越大。B．同一物体所受合外力越大，速度越大。C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用例5、课本第80页例题1练习：1、一质量为1Kg的物体只受到两个大小为2N和3N的共点力作用，则这个物体运动的加速度的范围是____________________。分析：合力F合的范围1N≤F合≤5N所以加速度a的范围1N——1kg5N——1kg≤a≤1m/s2≤a≤5m/s22、25N的力作用在一个物体上，能使它产生2m/s2的加速度，则要使它产生5m/s2的加速度，作用力为。分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由F1=25N和加速度a1=2m/s2求出质量m=F1—a125—2==12.5kg再由F2=ma求出作用力F2=ma2=12.5×5=62.5N62.5N1.质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生加速度为a1,当水平力为2F时,加速度a2,关于a1与a2的关系正确的是：（）解析:关键要考虑摩擦力f。A.a2＝2a1B.a2＜2a1C.a2＞2a1D.a1＝a2C由a1=(F－f)/m,a2=(2F－f)/m＞2(F－f))/m=2a1用牛顿第二定律解题的方法和步骤1、明确研究对象（隔离或整体）。2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图。受力分析求F合。3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合。①物体受两个力：合成法F合=ma②物体受多个力：正交分解法xFmayF0（沿加速度方向）（垂直于加速度方向）4、列方程求解二.利用牛顿第二定律解决实际问题例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面上试车，当达到25m/s的速度时关闭发动机，经过50s停下来，(1)汽车受到的阻力是多大?(2)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)FNF阻（水平方向的合力）=?m=1000kg已知F合＝maV0=25m/s,Vt=0,t=50S可求：aF阻分析(1)汽车减速时受力情况F阻（1）解：规定初速度方向为正方向由运动学公式：由牛顿第二定律F合=ma阻力大小为500Nt0VVat得2025m/sa0.5m/s50s2FF1000kg(0.5m/s)500N合阻汽车重新加速时的受力情况FNF阻FGF=2000NF阻=500NF合=F-F阻F合＝ma可求出a解：F合=F-F阻=2000N-500N=1500N根据牛顿第二定律F合=ma解得:a=1.5m/s2练习1.一个物体，质量是2kg，受到互成120o角的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？F1F20F加速度的方向和合力方向相同。解：1222FFFF10NF10am/s5m/sm2合合合、、构成了一个等边三角形，故解析：根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目所给的两个力大小分别为2N和6N，当两个力的方向相同时合力最大，最大值为2＋6＝8（N），当两个力方向相反时合力最小，最小值为6－2＝4（N），当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小大于4N而小于8N，所以两个力的方向发生变化时，合力的大小4NF8N．根据牛顿第二定律可得a=F合/m，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小所以，答案应选择B、C、D．222m/sa4m/s•例3、地面上放一木箱，质量为40kg，用100N的力与水平方向成37°角推木箱，如图所示，恰好使木箱匀速前进，求物体受到的摩擦力和支持力。•若用此力与水平方向成37°角斜向上拉木箱，木箱的加速度多大？（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）•3、解：对物体受力分析如图所示，建立直角坐标系，将力F分解。•由物体匀速有：•X轴方向：•Y轴方向：•联立以上方程并带入数据得：••设动摩擦因数为μ，则由F=μN可得：•μ=f/N=80N/460N=4/23•(2)力F斜向上拉物体，设物体的加速度为a,受力分析如图：•X轴方向：•Y轴方向：•联立以上方程并带入数据•可解得:a=0.5m/s2fF037cos037sinFmgNNf80NN460mgFN037sinmaNF037cosNfFF1GF2xyNfFF1F2Gyx例4.如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg.(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况．(2)求悬线对球的拉力．解析：(1)球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象，球受两个力作用：重力mg和线的拉力F，由于球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动，合外力沿水平方向，故其加速度沿水平方向．yxmg37°F依题意作受力分析图(如图所示)，球所受的合外力为F合＝mgtan37°由牛顿第二定律F合＝ma可求得球的加速度为a＝F合m＝gtan37°＝7.5m/s2加速度方向水平向右．车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动．(2)由图可得，线对球的拉力大小为F＝mgcos37°＝1×100.8N＝12.5N.规律方法：解答本题的关键是根据小球的加速度方向，判断出物体所受合力的方向，然后画出平行四边形，解其中的三角形就可求得结果．练习4.如图所示，一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧的正上方某处自由落下，接触弹簧后将弹簧弹性压缩．从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和受到的合外力的变化情况是()A．合力变小，速度变小B．合力变小，速度变大C．合力先变小后变大，速度先变小后变大D．合力先变小后变大，速度先变大后变小分析：抓住合外力的变化情况，分析加速度及速度的变化情况是分析动态问题的主线．解析：铁球接触弹簧前，做自由落体运动，有一向下的速度．铁球接触弹簧后，在整个压缩弹簧的过程中，仅受重力G和弹簧弹力F的作用．开始压缩时，弹簧的弹力F小于物体的重力G，合外力向下，铁球向下做加速运动．但随着铁球向下运动，弹簧形变量增大，弹力随之增大，合外力减小，加速度减小，但速度增大．当弹簧弹力增至与重力相等的瞬间，合力为零，加速度为零，速度最大．此后，弹簧弹力继续增大，弹力大于重力，合力向上且逐渐增大，加速度向上且逐渐增大，直至铁球速度逐渐减小为零，此时弹簧压缩量最大．选D.牛顿第二定律应用常见类型•1.已知受力，确定运动情况；•2.已知运动情况，确定受力。受力分析运动参量第1类第2类先求a•１.交通警察在处理交通事故时,有时会根据汽车在路面上留下的刹车痕迹,来判断发生事故前汽车是否超速.在一个限速为40km／h的大桥路面上,有一辆汽车紧急刹车后仍发生交通事故,交警在现场测得该处的痕迹为12m,已知汽车轮胎与地面的动摩擦因数为0.6,请判断汽车是否超速.GNfas分析:汽车受到3个力.合外力为f.需列出方程组求解汽车的初速度.•解：以初速度方向为正(默认,可不写)GNfas+0mgN此处符号为“减”号还是“负”号?因此mgNf牛二maf又asvvt2202解之得smgsv/1212106.0220v0=12m/s=43.2km/h40km/h超速•２.一列静止在站台里的火车，总质量为6.0×105kg.伴随着一声笛响，这列火车从站台缓缓开处出，1min20s后显示其速度达到了72km/h.若火车作匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的要求？GNΣFx分析:火车受到4个力.合外力为ΣF.先由初速度和末速度求出加速度a,再由质量和加速度求出合外力.Ffa•解:(已知m=6.0×105kg,t=80s,v0=0,vt=72km/h=20m/s,求ΣF)加速度a=Δv/Δt=20/80=0.25m/s2.合外力ΣF=ma=6.0×105×0.25=1.5×105N.•３.测量小汽车加速度的一种办法是看汽车里一个摆的偏斜的角度.有的司机在他正前方的后视镜前悬吊一个小工艺品，它就可以当作摆来估计汽车的加速度.现在，小汽车正在加速行驶，质量为0.20kg的小工艺品偏离竖直位置正好15°.求：•⑴小汽车的加速度.•⑵小工艺品受到的合外力θGT解：所受合外力为NtgmgtgF48.015102.0加速度为2/4.21510smtggtga•４.一辆质量为1.0×103kg的汽车.经过10s由静止加速到速度为108km/h后匀速前进.求:•⑴汽车受到的合外力。•⑵如果关闭汽车油门并刹车，设汽车受到的阻力为6.0×103N,求汽车由108km/h到停下来所用的时间和所通过的路程。aa′习题提示3续•⑴汽车受到的合外力aa′GNFfGNf2/31030smtvaNmaF33100.33100.1（2）关闭汽车油门并刹车233/6100.1100.6smmfasavt56300mtvs755230例：如图所示，光滑平面上放有靠在一起的两物体m1、m2，外力F从左向右施加在m1上，使它们一起水平向右做加速运动，求m1和m2之间的相互作用力是多大？解：分别以m1、m2为研究对象，并视为质点，令二者共同加速度为a，方向水平向右。取水平向右为坐标正方向，根据牛顿第二定律列方程：amFF121amF21212根据牛顿第二定律有:|F21|=|F12|3123由解得：|F21|=|F12|=Fmmm212