牛顿运动定律(1).ppt

例：质量为m=10kg的物体受到一个水平拉力F作用，由静止起沿水平面运动，第2秒末撤去拉力F，物体运动的速度图线如图所示，求拉力F的大小及物体与地面间的摩擦系数 解： 0-2s由速度图像得加速度为2m/s2 F mg FN Ffk v v mg FN Ffk a 由牛顿第二定律得F－μmg=ma1 即 F－100μ=20① 2s后由速度图像得加速度为1m/s2 由牛顿第二定律得μmg=ma2 即10μ=1② 解得μ=0.1，F=10N a * * 牛顿第一定律 小结： 亚俐士多德观点：维持运动需要力。 伽利略观点：维持物体做匀速直线运动，不需要任何力 理想实验又叫想像实验。它以可靠的事实为基础，突出主要因素，忽略次要因素，通过抽象思维深刻揭示自然规律。 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。直到有由外力迫使它改变这种状态为止 力的定义：力是改变运动状态的原因，即产生加速度的原因 惯性：物体保持原匀速直线运动状态或静止状态的性质 一切物体都具有惯性。惯性的大小用质量来度量。 一、理解牛顿第一定律 （1）牛顿第一定律说明了物体不受力时的运动状态是匀速直线运动或静止(所以说，力不是物体运动的原因) （2）一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质（所以说，一切物体都有惯性） （3）外力的作用是迫使物体改变运动状态（所以说，力是改变运动状态的原因） 二、理解惯性 ⑴一切物体都有惯性 ⑵惯性是保持原有速度的特性 ⑶惯性的大小用质量来量度 注意： 惯性是物体固有属性与物体的运动情况及受力大小均无关，质量是惯性大小唯一的量度 不能把“惯性大小表示改变运动状态的难易程度”理解成“惯性大小表示物体从运动变为静止的难易程度” 不能把惯性定律和惯性混为一谈，前者为规律，后者为性质，前者有条件（不受外力），后者无条件 牛顿第二定律 在研究F、m、a三者的关系时，分两步进行： （1）保持m不变，通过实验得出a和F的关系； （2）保持F不变，通过实验得出a和m的关系。 最后总结出三者之间的关系，从而得出 牛顿第二定律。 物理学中常用的控制变量的研究方法 学生探索实验介绍：(定性） 研究对象： 如何改变小车的质量： 如何改变小车的拉力： t相同时，比较s的大小来比较a的大小 满足的条件： 2．小车和钩码的总质量远大于小盘和垫圈的总质量 小车 在小车上增减钩码 1．消除摩擦力的影响 如何比较小车的加速度： 通过改变小盘内的垫圈 小盘和垫圈的重力可以看作是小车所受的拉力 在上述条件下，小车仅在拉力作用下沿斜面作初速度为零的匀加速直线运动。 F≈mg 学生实验步骤、现象和结论(定性） 第一、研究小车质量m一定时，加速度a与拉力F的关系 结论：拉力F大，加速度a大。 第二、研究小车所受拉力F一定时，加速度a与质量m的关系 结论：质量m小，加速度a大 现象：拉力大的小车位移大 现象：质量小的小车位移大 加速度a与拉力F成正比。 即：a∝F。 DIS实验步骤与结论（定量） 一、研究小车质量m一定时，加速度a与拉力F的关系 F a 二、研究小车所受拉力F一定时，加速度a与质量m的关系 加速度a与质量m的倒数成正比。即a ∝1/m 1/m a 物体的加速度a跟受到的作用力F成正比，跟物体的 质量m成反比。 即比例式为 a∝F/m或F ∝ma， 得等式为 F=Kma 牛顿第二定律数学表达式：F=ma 如果令1N=1kg.m/s2，也就是说如果规定质量为1kg的物体产生1m/s2加速度时所需得力为1N，则上式中k=1。 所以只有在上述条件下，牛顿第二定律才有下述表达式 综上得出： 理解牛顿第二定律 ⑴如果规定质量为1kg的物体产生1m/s2加速度时所需得力为1N，牛顿第二定律才有F=ma ⑵只有物体所受合外力不为零时，物体才具有加速度。说明力是改变物体运动状态的原因、是物体产生加速度的原因 ⑷由于牛顿第二定律知，在相同外力作用下，质量越大的物体，加速度越小。说明质量越大，运动状态越难改变，质量是惯性的量度。 ⑸加速度与合外力具有同向性，有某方向的加速度，必须有某方向合外力提供。 ⑹加速度与合外力的关系是瞬时关系。外力恒定不变时，加速度也恒定不变；外力随时间改变时，加速度也随时间改变；外力停止作用，加速度随即消失。 ⑺牛顿第二定律只是用于低速运动的宏观物体 ⑶牛顿第二定律F=ma中F为合外力，即F合=ma。 例：如图，在汽车中的悬线上挂一个小球。当汽车做匀变速运动时，悬线将不在竖直方向上，则当悬线保持与竖直方向的夹角为θ时，汽车的加速度是多少？试讨论汽车的可能运动情况 解：由图中矢量三角形可知 ma=mgtonθ