4.3 牛顿第二定律 课件（共25张ppt）物理人教版（2019）必修第一册.pptx

第四章

运动和力的关系

4.3牛顿第二定律

一、上节回溯

二、知识讲解三、小结

四、练习

●●●●

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

一、上节回溯

加速度与所受的作用力成正比

加速度与物体质量成反比

加速度与

力和质量的关系

实验探究

设计实验

实验操作

实验数据分析

实验：

探究加速度与力、质量的关系

二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式

问题引入

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?

a/(m·s-2)a/(m·s-2)

0.75

0.60

0.45

0.30

0.15

00.10.20.30.40.5F/N

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

00.51.01.52.02.5

4

m/kg¹)

二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式

运动和力的定量关系

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。

牛顿第二定律可表述为：

写成等式：F=kma

二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式

牛顿第二定律

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。

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

牛顿第二定律深层理解

二、知识讲解——力的单位

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?1N的力到底有多大?牛顿当年是如何定义单位力的?

二、知识讲解——力的单位

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。

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1kg的物体在某个力的作用下获得1m/s²的加速度，我们把这个力叫作“一个单位”的力，即：

F=ma=1kg·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

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

注意：F是因，ma是果，不能把ma看作是力，它是力的作用效果

二、知识讲解——力的单位

例题1

在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s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2000N,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。

V

x

图4.3-2

F

0

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vo=100km/h=27.8m/s,末速度为零，滑行时间t=70s。

根据匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为a₁=°=

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。

0

x

图4.3-3

二、知识讲解——力的单位

Fm

0

二、知识讲解——力的单位

汽车受到的阻力为：

汽车受到的阻力是437N,方向与运动方向相反。重新起步后，汽车所受的合力为

F合=2000N-437N=1563N

重新起步产生的加速度是1.42m/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，