2018年高中物理 4.3 牛顿第二定课件 新人教版必修1.pptVIP

* 3　牛顿第二定律 1.掌握牛顿第二定律的文字内容和表达式。 2.理解公式中各物理量的意义及相互关系。 3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 4.会用牛顿第二定律的公式进行相关的计算。 一 二 一、牛顿第二定律 1.内容: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的方向相同。 2.表达式:F=kma,式中F为物体所受的合力,k是比例系数。 一 二 在真空中自由下落的苹果和羽毛如图所示,它们具有相同的加速度。牛顿第二定律说物体的加速度与质量成反比,为什么质量不同的物体有相同的加速度呢? 提示:当物体受力一定时,加速度才与物体的质量成反比。 一 二 二、力的单位 1.单位推导:质量m=1 kg的物体在某力的作用下获得的加速度是1 m/s2时,我们选取牛顿第二定律表达式F=kma中的k=1,此时,F=kma=1 kg×1 m/s2=1 kg·m/s2,这个力叫作“一个单位的力”。 2.力的单位:为了纪念牛顿,把力的单位kg·m/s2叫作牛顿,用符号N表示。即1 N=1 kg·m/s2。? 3.比例系数k的含义:k的大小由公式F=kma中F、m、a三者的单位共同决定,三者取不同的单位时,k的数值不一样。在国际单位制中,k=1,把牛顿第二定律的数学表达式简化为F=ma。因此,在应用公式F=ma进行计算时,F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位。 一 二 三 四 一、对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律反映了力作用在物体上,产生的加速度跟力及物体质量的关系,对于它们之间的关系,应注意以下几个方面: 一 二 三 四 一 二 三 四 二、如何理解牛顿第一定律和牛顿第二定律的区别和联系 1.虽然由牛顿第二定律可以得出,当物体不受外力或所受合力为零时,物体将保持匀速直线运动状态或静止状态,但是不能说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情况。因为牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的运动状态的,是一种理想情况。牛顿第一定律有其自身的物理意义和独立地位,它阐明了物体不受外力作用时的运动规律,同时又引入了惯性的概念,即物体具有保持原来运动状态的性质。 2.牛顿第一定律是第二定律的基础。第一定律指出了力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,从而完善了力的内涵,但没有说明力是怎样改变物体的运动状态的,而第二定律则进一步定量地给出了决定物体加速度的因素,揭示了力和物体加速度之间的定量关系。 一 二 三 四 温馨提示当F=0时,a=0,但不能说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例。牛顿第一定律定性地描述了运动和力的关系,无法用实验验证;而牛顿第二定律则是定量地描述了运动和力的关系,即力是产生加速度的原因,而 故牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础而非特例。 一 二 三 四 三、运用牛顿第二定律结合力的正交分解法解题 正交分解法是把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法,是一种常用的矢量运算方法。其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算,从而简捷方便地解题,是解牛顿第二定律问题的一个基本方法。物体在受到三个或三个以上的力的作用时,一般都用正交分解法。 为减少矢量的分解,在建立直角坐标系时,应使尽可能多的矢量落在两个坐标轴上,因此,确定x轴正方向有两种方法。 一 二 三 四 1.分解力而不分解加速度:通常以加速度的方向为x轴的正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解到x轴和y轴上,分别得x轴和y轴上的合力Fx和Fy,根据力的独立作用原理列方程组 2.分解加速度而不分解力:若物体受几个相互垂直的力的作用,应用牛顿定律求解时,如果仍分解力就比较烦琐,所以在建立直角坐标系时,可根据物体的受力情况,以某个力的方向为x轴的正方向,使尽可能多的力落在坐标轴上而分解加速度a,得ax和ay,根据牛顿第二定律列方程组 一 二 三 四 温馨提示正交分解建立坐标系的原则 (1)一般情况:以加速度的方向为一个坐标轴的正方向,垂直于加速度的方向为另一坐标轴的方向。 (2)特殊情况:所有力都在两个互相垂直的方向上,而加速度不在这两个方向上,建立坐标系时应使各个力都在坐标轴上,即分解加速度而不分解力。 一 二 三 四 四、求瞬时加速度时的几类力学模型 在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时,经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮条这些常见的力学模型。全面准确地理解它们的特点,可帮助我们灵活正确地分析问题。 这些模型的共同点:都是质量可忽略的理想化模型,都会发生形变而产生弹力,同一时刻其内部弹力处处相等且与运动状态无关。这些模型的不同点: 一 二 三 四 一 二 三 四 类型一 类型二 类型三 类型四 【例题1】 为了安全行车,某司机