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上课牛顿第二定律新课..ppt1


知识回顾:

想一想

什么是物体运动状态的改变?变化的原因是 什么? 物体运动状态的改变实际上是物体速度发 生了改变,改变的原因是受到了力的作用。 物体运动状态的改变除了跟力有关外,还 跟物体的质量有关。

我们都知道,影响物体运动状态改变的两 个因素是:力和质量,物体的运动状态发生了 改变实质上是产生了加速度,那么加速度、力 和质量间究竟有什么关系呢?

想一想

下面通过模拟实验来研究加速度、力和质量这三者之 间的关系。
研究方法:控制变量法。 U 举例:我们知道 R ? 为了研究R、U、 I这三者之 I 间的关系。 (1)先固定R,研究U和I 之间的关系。 U ? I (2)再固定U,研究R和I之间的关系。I ? 1

R

U 最后确定R、U、 I这三者之间的关系。 I ? R

下面也通过控制变量法来研究F、m、a三者之间的关系
(1)先保持m一定,研究F和a的关系。 (2)再保持F一定,研究a和m的关系。

模拟实验

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一、加速度和力的关系

X=at2/2

2

对质量相同的物体来说,物体的加速度跟作用在物体 上的力成正比:
a?F



a1 F1 ? a 2 F2
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二、加速度和质量的关系

在相同的力作用下,物体的加速度跟物体的质 量成反比:
1 a? m



a1 m 2 ? a 2 m1
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三、牛顿第二定律

1. 定律 物体的加速度跟所受的合力成正比 ,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的 F合 方向相同。 a ? F合 a?k
m m

规定:使质量为1 kg 的物体产生1 m/s2 的加 速度的力是 1 N,即 1 N = 1 kg· 2 ,此时 k = 1 m/s F合 ? ma 。 2. 数学公式
3. 说明 (1)F合 ? ma 中各量只对同一物体而言; (2) 式中F合 指物体所受的合外力。
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牛顿第二定律
物体的加速度跟所受的合力成正比,跟 物体的质量成反比,加速度的方向跟合 力的方向相同。

? (3)矢量性 ? (4)瞬时性


一个质量为2kg的物体同时受到两 个力的作用,这两个力的大小分别为 2N和6N,当两个力的方向发生变化 时,物体的加速度大小可能为多少?

巩固练习:
(1)从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物 体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提 不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么?(答案) (2)下面的哪些说法不对?为什么? A.物体所受的合外力越大,加速度越大。 B.物体所受的合外力越大,速度越大。 C.物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐 减小,物体的速度逐渐减小。 D.物体的加速度大小不变时,一定受恒力的作用。 (答案)

【例1】某伞兵和他携带的武器质量共为 80 kg ,降落 伞未张开时,受到的空气阻力为 25 N,求伞兵在这段时间 的加速度。 分析:伞兵在降落伞未打开时,受到二个力的作用: 竖直向下重力G 和向上的空气阻力F ,伞兵所受的合力为 F = G – F , 方向向下。 解:由牛顿第二定律 F合 ? ma ,得
Ff

G ? Ff a? m 80 ? 9.8 ? 25 ? m/s 2 ? 9.5 m/s 2 80
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.
G F a

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4. 用牛顿第二定律解释物体做机械运动的原因 (1)如果合外力的方向与物体运动的方向相同,则加 速度的方向与运动方向相同,这时物体做加速运动。 (2)如果合外力的方向与物体运动的方向相反,则加 速度的方向与运动方向相反,这时物体做减速运动。 (3)如果合外力不变(恒定),则加速度也不变(恒 定),这时物体做匀变速直线运动。 (4)如果合外力为零,则加速度也为零,这时物体做 匀速直线运动或处于静止状态。

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5.力的独立性作用原理:作用在物体上的 各个力,都能各自独立产生一个加速度, 各个力产生的加速度的矢量和等于合外 力产生的加速度

【例2 】 质量为2. 0 t 的汽车以10 m/s 的速度行驶,在 关闭发动机 5 s 内停下来,求汽车所受的阻力。

分析:汽车关闭发动机后只受 到三个力的作用:重力G 、支持力 FN 和摩擦阻力F f ,如图所示。

v a

FN Ff

解:以汽车运动方向为正方向, 由加速度公式得 0 ? 10 v ? v0 a? t ? m/s 2 ? ?2.0 m/s 2 t 5
根据牛顿第二定律,汽车受到的阻力为

G

Ff ? ma ? 2.0 ? 103 ? ( ?2.0) N ? ?4.0 ? 103 N
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练 习 1. 一个物体受到4 N 的力,产生 2 m /s 2 的加速度。 要使它产生 3 m /s 2 的加速度,需要施加多大的力?

2. 吊车开始起吊后,在2 s 内把质量为500 kg 的物体 由静止吊起,匀加速到0.8 m/s,求钢丝绳对物体的拉力? 分析:根据题意,画物体受力图。先求出物体的加 速度,再根据牛顿第二定律 FT ? G ? ma ,求出纲丝绳对 物体的拉力。
解:画物体受力图,物体的加速度为 v t ? v0 0.8 ? 0 ? m/s 2 ? 0.4 m/s 2 a? t 2 FT ? G ? m a ? m g ? m a ? m( g ? a )
FT
F合 a

.
G

? 500? (9.8 ? 0.4) N ? 5 100 N
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