牛顿第二定律

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3.3牛顿第二定律河大附中物理组一、探究实验1.实验目的:研究物体的加速度(a)与物体所受的合外力(F)、物体的质量(m)之间的关系。2.实验方法:控制变量法:当我们要研究几个(一般为3个)物理量之间的关系时,为了研究方便,可以先让某一个物理量不变化,研究另外两个量之间的关系。最后在得出结论。⑴保持质量不变,研究物体的加速度和所受力的关系⑵保持物体受力不变,研究物体的加速度和质量的关系⑶由⑴和⑵得到,物体的加速度a与所受力F、物体质量之间的关系。⑴保持物体的质量不变,研究在不同拉力的作用下物体获得的加速度的关系。结论1:a1:a2=F1:F2质量一定时,物体的加速度与所受作用力成正比。3.实验过程:即a∝F⑵保持物体所受力不变,研究物体的加速度与其质量之间的关系。结论2:a1:a2=m2:m1当物体受力一定时,物体的加速度与其质量成反比。即a∝1/m综合两结论:由以上两个结论可知:物体的加速度与物体所受作用力成正比,与物体的质量成反比。a∝F/m或F=kma在国际单位制中:规定使质量为1kg的物体产生大小为1m/s2的加速度的力就是1牛顿。如果F、m、a都用国际单位,则:k=1。二、牛顿第二定律1.内容:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同。2.公式:F合=ma三、理解⑴矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同。⑵瞬时性:F合=ma对运动的每个瞬间都成立,如果合外力变化,物体的加速度也同时变化。⑶同体性:F、m、a必须对应同一物体。思考:1.根据牛顿第二定律可知,无论多么小的力都可以产生加速度,那么为什么我们用较小的力却提不动放在水平面上的重物?2.给一个水平面上的物体一个初速度10m/s,物体的质量为1kg,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,那么物体的加速度为多大?如果同时沿物体速度方向有拉力4N,加速度为多大?如果该物体静止在水平面上,用1N的拉力拉它,加速度为多大?练习答案:C1.下列说法正确的是:A.加速度与拉力大小成正比B.只要有力作用在物体上,加速度就不为零C.合力为零,物体可能处于静止状态D.合外力方向就是运动方向答案:BD2.使物体加速度加倍,下列方法哪个可行:A.动力加倍,质量加倍B.质量减半,合力不变C.合力增加到原来的二倍,质量减半D.合力增加到原来的二倍,质量不变答案:CD3.在牛顿第二定律里F=kma中,比例常数k的数值:A.在任何情况下都等于1B.K值是由质量、加速度、和力的大小决定的C.K值是由质量,加速度,和力的单位决定的D.在国际单位制里,k的数值一定等于1答案:B4.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力的作用,当力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是:A.物体同时获得速度和加速度B.物体立即获得加速度,但速度为零C.物体立即获得速度,但加速度为零D.物体的速度和加速度仍为零5.质量一定的物体在合力F作用下从静止开始运动,若合力F恒定不变,则运动的加速度__________,运动的速度将___________;若合力F逐渐减小直至零,则运动的加速度将__________,运动的速度将___________。(填变大、变小或不变)6.某静止物体受一对平衡力作用,现将其中一个力先减小到零后再增大恢复到原来的大小,方向保持,另一个力保持不变,试分析在此过程中,该物体的加速度和速度变化情况如何?牛顿第二定律习题基本类型题目类型流程:①由左向右求解即第一类问题,可将vt、v0、s、t中任何一个物理量作为未知求解。②由右向左求解即第二类问题,可将F、f、m中任一物量作为未知求解。③若阻力为滑动摩擦力,则有F-μmg=ma,还可将μ作为未知求解。1.已知受力情况求解运动情况例1.一个静止在水平面上的物体,质量是2kg,在水平方向受到5.0N的拉力,物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N。1)求物体在4.0秒末的速度;2)若在4秒末撤去拉力,求物体滑行时间。解题步骤:确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果。2.已知运动情况求解受力情况例2.一辆质量为1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶,现在让它在12.5m的距离内匀减速地停下来,求所需的阻力至少是多大、方向如何?例3.一物体正以10m/s的速度沿水平面运动,撤去拉力后匀减速滑行12.5m,求物体与水平面间动摩擦因数。3.物体在斜向力作用下的运动例4.一木箱质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱,求经过t秒时木箱的速度。小结:1.应用牛顿第二定律解题可分为两类:一类是已知受力求解运动情况;一类是已知运动情况求解受力。2.不论哪种类型题目的解决,都遵循基本方法和步骤,即分析过程、建立图景、确定研究对象、进行受力分析、根据定律列方程,进而求解验证效果。在解题过程中,画图是十分重要的,包括运动图和受力图,这对于物体经过多个运动过程的问题更是必不可少的步骤。3.在斜向力作用下,可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解,转化为受水平力的情形。解题方法相同。

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