《牛顿第二运动定律》牛顿运动定律PPT课件

第3节牛顿第二运动定律第5章牛顿运动定律课标要求1．通过上节实验，能得出并准确描述牛顿第二运动定律。2．理解力的单位的由来，理解关系式F＝kma是如何变成F＝ma的。3．能运用牛顿第二运动定律分析和处理简单的问题。4．知道单位制和国际单位制，知道力学中其他物理量的单位都可以用基本单位导出。一、牛顿第二运动定律及其意义1．填一填(1)牛顿第二运动定律：物体加速度的大小与所受的大小成正比，与物体的成反比，加速度方向与方向相同。(2)牛顿第二定律表达式：①比例式：F＝，式中k是比例系数，F是物体所受的。②国际单位制中：F＝。合外力质量合外力kma合外力ma(3)单位“牛顿(N)”的规定：把使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度所用的力规定为1N，即1N＝1。(4)牛顿第二定律的意义：①表明了力与加速度总是同时出现，同时消失；力不变则加速度不变，力随时间改变，加速度也随时间改变。②提供了获取较大加速度的理论依据。kg·m/s22．判一判(1)由牛顿第二定律知，合外力大的物体其加速度也一定大。()(2)物体的加速度大，说明它的质量一定小。()(3)任何情况下，物体的加速度方向一定与它所受合外力的方向相同。()(4)比例式F＝kma中的k一定为1。()×√××3．选一选(1)[多选]下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是()A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B．由m＝Fa可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的加速度成反比C．由a＝Fm可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比D．由m＝Fa可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出解析：牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可以求第三个量；物体的质量由物体本身决定，与受力无关；物体所受的合力，是由物体和与它相互作用的物体共同产生的，与物体的质量和加速度无关；由a＝Fm可知，物体的加速度与所受合外力成正比，与其质量成反比。综上分析知，选项A、B错误，C、D正确。答案：CD(2)光滑水平桌面上，二力F1＝6N，F2＝8N，共线且反向作用于同一物体，如图所示，物体产生的加速度为2m/s2。若在水平桌面内将F1逆时针转过90°，则物体产生的加速度大小为()A．2m/s2B．10m/s2C．0D.12m/s2解析：当二力F1＝6N，F2＝8N，共线且反向作用于同一物体，物体所受合外力为2N。当力F1旋转90°时，F1、F2恰好垂直，沿平面的合力应为10N，因a∝F，a增为原来的5倍，故B正确。答案：B二、国际单位制1．填一填(1)单位制：单位和单位一起组成单位制。(2)导出单位：根据物理学由基本量推导出的其他物理量的单位为导出单位。(3)国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订的，国际通用的、包括一切计量领域的单位制。(4)力学中的三个基本物理量是：长度、质量、时间，它们的单位为基本单位，国际单位制中依次是、、。基本导出关系式米(m)千克(kg)秒(s)2．判一判(1)一般来说物理公式仅能确定各物理量之间的数量关系，不能确定它们之间的单位关系。()(2)各个物理量的单位可以相互导出。()(3)若某个单位符号中包含几个基本单位的符号，则该单位一定是导出单位。()(4)厘米cm、克g、小时h都属于国际单位制单位。()√×××3．想一想姚明应该算是身高很高的人了，美国篮球职业联赛官方公布姚明身高7.4147英尺，中国篮协官方公布姚明身高2.26米。两个数据为什么不一样？提示：因为采用的单位制不一样，所以两个数据不一样。突破点一对牛顿第二运动定律的理解[学透用活]牛顿第二定律揭示了加速度与力、质量的关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律应从以下五个方面深刻理解：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，则Fx＝max，Fy＝may独立性有两层意思：一是指加速度a相对同一惯性系(一般指地球)，二是指F＝ma中F、m、a必须同时对应同一物体或同一个系统同一性物体的加速度与物体所受合外力有瞬时对应关系，a为某一时刻的加速度，F为该时刻物体所受合外力瞬时性公式F＝ma是矢量式，任一瞬时，a的方向均与F方向相同，当F方向变化时，a的方向同时变化矢量性力是产生加速度的原因，没有力也就没有加速度因果性[典例1]关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是()A．牛顿第二定律的表达式F＝ma在任何情况下都适用B．某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关C．在公式F＝ma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的代数和D．物体的运动方向一定与物体所受的合外力的方向一致[思路点拨]解此题关键有两点：(1)理解公式F＝ma中各符号的意义、公式的意义及适用条件。(2)掌握牛顿第二定律的五个性质。[解析]牛顿第二定律的表达式F＝ma只在国际单位制中适用，故选项A不正确；F＝ma具有瞬时性，故选项B正确；表达式F＝ma中，如果F指合力，则a为合力产生的加速度，它是各分力产生加速度的矢量和，故选项C不正确；如果物体做减速运动，则v与a反向，故选项D不正确。[答案]B[易错警示]牛顿第二定律的两点提醒(1)物体所受的合力和加速度是同时产生的，不分先后，但有因果性。(2)不能根据F＝ma和m＝Fa得出，m∝F，m∝1a，F∝m，F∝a的结论，物体质量与物体所受的合力和运动的加速度无关，物体所受的合力与物体的质量和运动的加速度无关。[对点练清]1．[多选]对牛顿第二定律的理解正确的是()A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C．加速度的方向总跟合外力的方向一致D．当外力停止作用时，加速度随之消失解析：虽然F＝ma表示牛顿第二定律，但F与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a∝Fm且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向永远相同。综上所述，可知A、B错误，C、D正确。答案：CD2．在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时，则物体的()A．加速度越来越大，速度越来越大B．加速度越来越小，速度越来越小C．加速度越来越大，速度越来越小D．加速度越来越小，速度越来越大解析：由牛顿第二定律可知，当物体所受合外力减小时，加速度会越来越小；由于合外力方向保持不变，加速度方向与速度方向始终相同，故速度越来越大，所以D正确。答案：D3．[多选]关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是()A．加速度和力是瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失的B．物体只有受到力的作用时，才有加速度，才有速度C．任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同D．当物体受到几个力的作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时产生的各个加速度的矢量和解析：根据牛顿第二定律的瞬时性可知，选项A正确；物体只有受到力的作用时，才有加速度，但速度有无与物体是否受力无关，选项B错误；任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，但与速度的方向没关系，选项C错误；根据牛顿第二定律的独立性可知，选项D正确。答案：AD突破点二力学单位制的应用[学透用活][典例2]在解一文字计算题(由字母表达结果的计算题)中，一个同学解得s＝F2m(t1＋t2)，用单位制的方法检查，这个结果()A．可能是正确的B．一定是错误的C．如果用国际单位制，结果可能正确D．用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确[解析]可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移s的单位一致；还可以根据F＝ma、a＝vt、v＝st，全部都换成基本物理量的单位。分析s＝F2m(t1＋t2)可知，左边单位是长度单位，而右边单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选用的单位制不同，只影响系数，故A、C、D错误。[答案]B[规律方法]力学单位制的常见用途物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位推导单位物理公式既反映了各物理量的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系。因此在解题中可用单位制粗略判断结果是否正确，如果单位不对，结果一定错误检验结果在解题时，若已知量均采用国际单位制，则计算过程中不用写出各个量的单位，只在式子的末尾写出所求量的单位即可，简化了运算过程简化运算[对点练清]4．已知物理量λ的单位为“m”、物理量v的单位为“m/s”、物理量f的单位为“s－1”，则由这三个物理量组成的关系式正确的是()A．v＝λfB．v＝λfC．f＝vλD.λ＝vf解析：λf的单位是ms－1＝m·s，与v的单位“m/s”不相同，选项A错误；λf的单位是m·s－1，与v的单位“m/s”相同，选项B正确；vλ的单位是m·s－1·m＝m2·s－1，与f的单位“s－1”不相同，选项C错误；vf的单位是m·s－1·s－1＝m·s－2，与λ的单位“m”不相同，选项D错误。答案：B5．一物体在2N的外力作用下，产生10cm/s2的加速度，求该物体的质量。下列有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是()A．m＝Fa＝210kg＝0.2kgB．m＝Fa＝2N0.1m/s2＝20kg·m/s2m/s2＝20kgC．m＝Fa＝20.1＝20kgD．m＝Fa＝20.1kg＝20kg解析：统一单位，F＝2N，a＝10cm/s2＝0.1m/s2，由牛顿第二定律得m＝Fa＝20.1kg＝20kg，D项运算既正确，又规范简洁。答案：D6．物理公式在确定物理量间的数量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系。下面给出的式子中，l是长度，v是速度，m是质量，g是重力加速度，这些量都用国际单位制单位。试判断下列式子的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称。(1)lg：单位________，物理量名称________；(2)v2l：单位________，物理量名称________；(3)mv2l：单位________，物理量名称________。解析：将各物理量的单位都取国际单位制中的单位，再由公式导出。答案：(1)s时间(2)m/s2加速度(3)N力突破点三牛顿第二定律的简单应用[学透用活]1．用牛顿第二定律解决的两类基本问题(1)已知受力情况确定运动情况。(2)已知运动情况确定受力情况。2．求解合外力及加速度的方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，加速度的方向即是物体所受合外力的方向。(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力。①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，Fy＝0。②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a。根据牛顿第二定律Fx＝maxFy＝may，列方程求解。[典例3]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的夹角θ＝37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1kg。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)求：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线对小球的拉力大小。[解析]法一：合成法(1)由于车厢沿水平方向运动，所以小球有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，选小球为研究对象，受力分析如图所示。由几何关系可得F＝mgtanθ小球的加速度a＝Fm＝gtanθ＝7.5m/s2，方向向右。则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动。(2)悬线对球的拉力大小为T＝mgcosθ＝1×100.8N＝12.5N。法二：正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系，并将悬线对小球的拉力T正交分解，如图所示。则沿水平方向有Tsinθ＝