牛顿第二定律讲课

第六章第二节牛顿第二定律1、牛顿第二定律的实验过程2、牛顿第二定律的推导及意义3、牛顿第二定律的运用学习目标复习思考：物体运动状态的改变速度发生了改变产生了加速度实质力难易程度：惯性的大小质量原因实质力是产生加速到的原因那么物体加速度a与合外力F和质量m分别是什么关系呢？控制变量法1、研究一个物理量与多个因素的关系时，需要用的物理方法是什么？提出问题？◆．实验要点实验1：控制变量m,小车的质量相同时，探讨加速度a与F的关系：实验2：控制变量F,小车的拉力相同时，探讨加速度a与m的关系：通过分析及演示实验猜想：物体的加速度a与质量m和合外力F有关。2、实验要测哪些物理量？a、F、m4、合外力F怎么测？通过定滑轮用钩码的重力作为小车的拉力。3、小车质量m怎么测？衍生问题：小车与接触面有摩擦力f怎么办？调整斜面的倾角，使小车在没有拉力的情况下恰好能沿斜面匀速下滑，这样处理可以让重力沿斜面向下的下滑力与摩擦力抵消。再挂上钩码时,钩码对小车的拉力就可以认为是合外力了。可以用天平测出。结论1：小车的质量相同时，研究小车的加速度与拉力的关系：F2a2a1—F1—=或a∝F结论2：控制变量F,小车的拉力相同时，研究小车的加速度与质量的关系：m2—m1=a1—a2或a∝1/m5、实验结论◆．实验回顾:小车：研究对象，可用天平称其质量M.打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a.砝码盘和砝码：重力mg提供拉力合力F=?GFNFf一、实验装置二、平衡摩擦力：GG1FNfG1平衡摩擦力f。当M≥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg.三、【实验器材】——打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．四、【实验步骤】1．用天平测出小车、砝码的质量M和小盘与砝码的总质量m，把数据记录下来．2．安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。【实验步骤】3．控制小车质量不变，用细线将小盘与小车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。4．改变小盘内砝码个数，多测几组数据。算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格（一）中。5．保持小盘内砝码个数不变，改变小车质量，再测几组数据。并将对应的质量和加速度的值，填入表格（二）中。五、【数据处理】1．实验数据的记录处理：m一定，a与F关系实验次数F(N)a(m/s2)123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5如何更直观地处理数据？结论：m一定时，a∝F【数据处理】2．实验数据的记录处理：F一定，a与m的关系次数m/kga/m·s-210.4000.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.2901/mkg-12.502.001.331.000.83m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1结论：F一定时，a∝1/m六、【注意事项】1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小车受到的拉力才可视为等于小盘和砝码的总重力．3．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．【注意事项】4．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．5．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．七、【误差来源】1．测量误差：（1）质量的测量．（2）打点间隔距离的测量．2．操作误差：（1）拉线或纸带不与木板平行．（2）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准．3．原理误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差.◆．牛顿第二定律：１．内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同．２．公式：mFa或maFkmaF使质量是1千克的物体产生１米／秒２加速度的力，叫做１牛顿．即１牛＝１千克•米／秒２物理量用国际单位K=1maF合3、说明：（1）．瞬时性：a与F瞬时对应；（2）．矢量性：a与F方向相同；（3）、独立性：F为一个力时，a即为这一个力产生的加速度。F为合力时，a对应的是合加速度。解:对汽车,受力分析如图.建立如图所示坐标系.由牛顿第二定律得:解得:F-f=maNGFfa=1.5m/s2例题：质量为8103千克的汽车，在水平的公路上沿直线行驶，汽车的牵引力为1.45104牛，所受阻力为2.5103牛．求：汽车前进时的加速度．a与F、m的关系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a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:矢量性,瞬时性,同时性和独立性.