人教版高中物理必修一《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT教学课件.pptxVIP

第四章 运动和力的关系4.3 牛顿第二定律 目录一、上节回溯三、小结四、练习二、知识讲解 一、上节回溯实验：探究加速度与力、质量的关系加速度与力和质量的关系实验探究加速度与所受的作用力成正比加速度与物体质量成反比设计实验实验操作实验数据分析加速度、力、质量的测量平衡摩擦力的方法减小系统误差的方法建立坐标系，绘制和分析 a-F 图像建立坐标系，绘制和分析 a-1/m 图像 　　通过上节课的实验，你能大致描述一下物体的加速度与力、质量的定量关系吗？问题引入a / (m·s-2)F / N0.10.20.30.40.500.150.300.450.600.75a / (m·s-2)/(kg-1)0.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式 　　通过上节课的实验，我们可以总结出一般规律：物体的加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。这就是牛顿第二定律。运动和力的定量关系　　牛顿第二定律可表述为：a ∝ 　　写成等式：F＝kma二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式 1．牛顿第二定律是动力学的核心，也是连接力与运动关系的桥梁；2．揭示了运动和力的关系，为设计运动和控制运动提供理论基础。牛顿第二定律二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式 牛顿第二定律深层理解性质深层理解同体关系F、m、a 都是对同一物体而言的瞬时关系加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失矢量关系F＝kma 是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力方向相同独立关系作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和相对关系加速度 a 是相对于地面的（或相对于地面静止和匀速运动的物体），即相对于惯性参考系的。二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式 　　F＝kma ，这个比例系数 k 取多少合适呢？如何才能让这个比例系数最简单？1 N 的力到底有多大？牛顿当年是如何定义单位力的？思考二、知识讲解——力的单位 　　在国际制单位中，力的单位为牛顿，“牛顿”这个单位是根据牛顿第二定律来定义的。力的单位　　在 F＝kma 中，比例系数 k 的数值取决于 F、m、a 的单位选取，牛顿把这个比例系数取 1 ，定义质量 1 kg 的物体在某个力的作用下获得 1 m/s2 的加速度，我们把这个力叫作“一个单位”的力，即：F＝ma＝1 kg·m/s2　　所以，力的单位为千克米每二次方秒，后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号“N”表示。二、知识讲解——力的单位 　　在质量单位选取千克（kg），加速度单位选取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）是时，牛顿第二定律可以表述为：F＝ma力的单位二、知识讲解——力的单位注意：F 是因，ma 是果，不能把 ma 看作是力，它是力的作用效果 例题 1　　在平直路面上，质量为 1100 kg 的汽车在进行研发的测试，当速度达到 100 km/h 时取消动力，经过 70 s 停了下来。假定试车过程中汽车受到的阻力不变。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为 2000 N，产生的加速度是多少？分析　如图 4.3-2，取消动力后，汽车在平直路面上只受阻力的作用。由于阻力不变，根据牛顿第二定律，汽车在平直路面上运动的加速度将保持不变。由加速度可以求出汽车受到的阻力。图 4.3-2二、知识讲解——力的单位 分析　如图 4.3-3，重新起步后，汽车在平直路面上受到牵引力和阻力。由于二者大小都不变，所以汽车的加速度恒定不变。根据牛顿第二定律可以求出汽车运动时的加速度。图 4.3-3解　以汽车为研究对象。设汽车运动方向为 x 轴正方向，建立一维坐标系。取消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度为 v0＝100 km/h＝27.8 m/s ，末速度为零，滑行时间 t＝70 s 。　　根据匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为 a1＝＝－二、知识讲解——力的单位 　　汽车受到的阻力为：F阻＝ma1＝－＝－＝－437 N　　汽车受到的阻力是 437 N ，方向与运动方向相反。　　重新起步后，汽车所受的合力为F合＝2000 N－437 N＝1563 N　　由牛顿第二定律可以的到汽车的加速度：a2＝＝－＝1.42 m/s2　　重新起步产生的加速度是 1.42 m/s2，方向与运动方向相同。二、知识讲解——力的单位 例题 2　　某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为 θ ，求列车的加速度。分析　列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以小球的加