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《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT

《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT

发布于:2020-05-03 14:12:09

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《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT

第一部分内容:课标要求

1.理解牛顿第二定律的内容、表达式的意义。

2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

3.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。

... ... ...

牛顿第二定律PPT,第二部分内容:自学新教材

一、牛顿第二定律的表达式

1.填一填

(1)牛顿第二定律的内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成_____,跟它的质量成_____,加速度的方向跟作用力的方向_____。

(2)牛顿第二定律的表达式:F=_____,其中k是比例系数。

2.判一判

(1)牛顿第二定律既明确了力、质量、加速度三者的数量关系,也明确了加速度与力的方向关系。(   )

(2)由F=kma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比。(   )

(3)加速度的方向决定了合外力的方向。(   )

(4)任何情况下,物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致。 (   )

3.选一选

(1)[多选]下列对牛顿第二定律的理解正确的是 (  )

A.由F=kma可知,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.当合外力停止作用时,加速度随之消失

(2)甲物体在5 N的合外力作用下,产生2 m/s2的加速度,乙物体在4 N的合外力作用下,产生2 m/s2的加速度,则下列说法正确的是(  )

A.甲的惯性较大

B.乙的惯性较大

C.甲、乙两物体的惯性一样大

D.无法比较两物体的惯性大小

二、力的单位

1.填一填

(1)力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为_____。

(2)“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力就是1 N,即1 N=1_____。

(3)国际单位制中牛顿第二定律的表达式:F=_____。

2.判一判

(1)使质量是1 g的物体产生1 cm/s2的加速度的力叫做1 N。(   )

(2)公式F=ma中,各量的单位可以任意选取。 (   )

(3)牛顿第二定律表达式F=kma中的系数k总等于1。 (   )

(4)物体的加速度a是物体上每一个力所产生的加速度的矢量和。(   )

3.选一选

(1)下列关于加速度大小的判断正确的是(  )

A.由公式a=ΔvΔt可知,a与Δv成正比、与Δt成反比

B.由公式a=ΔvΔt可知,a与Δv成反比、与Δt成正比

C.由公式a=Fm可知,a与F成正比、与m成反比

D.由公式a=Fm可知,a与F成反比、与m成正比

(2)[多选]在光滑的水平地面上放一个质量m=2 kg的物体,现对该物体同时施加两个力F1和F2,其中F1=3 N,方向水平向东,F2=4 N,方向水平向南,sin 37°=0.6,则下列说法正确的是 (  )

A.F1使物体产生大小为1.5 m/s2、方向水平向东的加速度

B.F2使物体产生大小为2 m/s2、方向水平向南的加速度

C.物体的加速度的大小为2.5 m/s2,方向为东偏南37°

D.物体的加速度的大小为2.5 m/s2,方向为南偏东37°

... ... ...

牛顿第二定律PPT,第三部分内容:提升新知能

突破点一   对牛顿第二定律的理解

[学透用活]

1.对表达式F=ma的理解

(1)单位统一:表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位。

(2)F的含义:F是合力时,加速度a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个分力时,加速度a是该分力产生的加速度。

2.牛顿第二定律的五个性质

因果性  力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度

同体性  F、m、a都是对同一物体而言的

独立性  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

瞬时性  加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失

矢量性  F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定,且总与合力的方向相同

[对点练清]

1.[多选]下列关于牛顿第二定律的说法正确的是 (  )

A.物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定,与物体的速度无关

B.物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定,与速度方向无关

C.物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的

D.一旦物体所受的合力为零,则运动物体的加速度立即为零,其运动也就逐渐停止了

2.下列说法正确的是(  )

A.由牛顿第二定律知,加速度大的物体,所受的合外力一定大

B.物体的加速度大,说明它的质量一定小

C.任何情况下,物体的加速度大,速度变化量一定大

D.a与Δv及Δt无关,但可以用Δv和Δt的比值来计算加速度a的大小

3.在粗糙的水平面上,物体在水平推力F作用下由静止开始做匀加速直线运动,一段时间后,将F逐渐减小,在F逐渐减小到零的过程中,速度v和加速度a的变化情况是(  )

A.v减小,a减小

B.v增大,a减小

C.v先减小后增大,a先增大后减小

D.v先增大后减小,a先减小后增大

突破点二   牛顿第二定律的简单应用

1.应用牛顿第二定律的一般步骤

(1)确定研究对象。

(2)进行受力分析和运动情况分析,作出受力和运动的示意图。

(3)求合力F或加速度a。

(4)根据F=ma列方程求解。

2.求解加速度的两种方法

(1)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,物体所受合外力的方向即为加速度的方向。

(2)正交分解法:当物体受多个力作用处于加速状态时,常用正交分解法求物体所受的合力,再应用牛顿第二定律求加速度。为减少矢量的分解以简化运算,建立坐标系时,可有如下两种方法:

[典例1] 自制一个加速度计,其构造是:一根轻杆,下端固定一个小球,上端装在水平轴O上,杆可在竖直平面内左右摆动,用白硬纸作为表面,放在杆摆动的平面上,并刻上刻度,可以直接读出加速度的大小和方向。使用时,加速度计右端朝汽车前进的方向,如图所示,g取9.8 m/s2。

(1)硬纸上刻度线b在经过O点的竖直线上,则在b处应标的加速度数值是多少?

(2)刻度线c和O点的连线与Ob的夹角为30°,则c处应标的加速度数值是多少?

(3)刻度线d和O点的连线与Ob的夹角为45°。在汽车前进时,若轻杆稳定地指在d处,则0.5 s内汽车速度变化了多少?

突破点三   牛顿第二定律的瞬时性问题

[学透用活]

1.瞬时加速度问题:牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该时刻前后物体的受力情况及其变化。

2.两种基本模型

刚性绳模型(细钢丝、细线、轻杆等)

此类形变属于微小形变,其发生和变化过程时间极短,在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间,其形变可随之突变,弹力可以突变

轻弹簧模型(轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等)

此类形变属于明显形变,其发生改变需要一段时间,在瞬时问题中,其弹力的大小不能突变,可看成是不变的

[典例3] [多选]如图所示,质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住,当小球静止时,橡皮筋处在水平方向上。下列判断正确的是(  )

A.在AC被突然剪断的瞬间,BC对小球的拉力不变

B.在AC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ

C.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gcos θ

D.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ

[规律方法]

解决此类问题的基本方法

(1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况,求出各力大小(①若物体处于平衡状态,则利用平衡条件;②若处于加速状态,则利用牛顿第二定律)。

(2)分析当状态变化时(剪断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等),哪些力变化,哪些力不变,哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力,发生在被撤去物接触面上的弹力都立即消失)。

(3)求物体在状态变化后所受的合外力,利用牛顿第二定律,求出瞬时加速度。

... ... ...

牛顿第二定律PPT,第四部分内容:训练新素养

一、这与牛顿第二定律矛盾吗(核心素养之科学思维)

[选自鲁科版教材P118“物理聊吧”]

由牛顿第二定律可知,无论多小的力皆能使物体产生加速度,改变物体的运动状态。但是,当我们推静止的柜子时(如图),有时即使用了很大的力却也无法推动,柜子仍处于静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗?为什么?

[提示] 牛顿第二定律F=ma中的F为合外力,当物体所受合外力不为零时,物体就会产生加速度。而当我们用力推静止的柜子时,水平方向除了受推力外,还有地面对箱子的摩擦力,只要推力不能大于其最大静摩擦力,柜子就仍处于静止状态。故这一现象与牛顿第二定律并不矛盾。

二、典题好题发掘,练典题做一当十

[选自鲁科版教材P121例题]

如图所示,一载有小孩的雪橇总质量为30 kg,在拉力F作用下,沿水平地面向右做直线运动,该拉力与水平面夹角为30°,经过50 cm,速度由0.6 m/s均匀减至0.4 m/s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为0.2,求作用力F的大小。

[分析]由题意可知,物体做匀减速直线运动,已知初速度、末速度和位移,由运动学公式可求加速度,再由牛顿第二定律求出未知力。

[讨论]从本题分析可知,物体对水平面的压力不等于重力。为什么?

[策略提炼]

物体在受到多个力的情况下运用牛顿第二定律时,可用正交分解法列方程组求解。通常,先建立直角坐标系,将力和加速度分解在两个坐标轴上, 一般以物体运动的方向为x轴的正方向,列方程组Fx合=maxFy合=may,再求解方程组即可。  

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