1、3 3 牛顿第二定律牛顿第二定律2022-11-2211 1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。2 2、理解公式中各物理量的意义及相互关系。、理解公式中各物理量的意义及相互关系。3 3、知道在国际单位制中力的单位、知道在国际单位制中力的单位“牛顿牛顿”是怎样定义的。是怎样定义的。4 4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。2022-11-2222022-11-223一定：maF1一定：FamFamF Fkma kma 实验结论2022-11-224假如你是科学家，你能否想个办法把假如你是科学家，你能否想个办法
2、把K K消掉？消掉？把能够使质量是把能够使质量是1kg1kg的物体产生的物体产生1m/s2 1m/s2 的加速度的这么的加速度的这么大的力定义为大的力定义为1N1N，即，即 1 1牛牛=1=1千克千克米米/秒秒2 2可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1k=1，上式简化成上式简化成F=maF=ma牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律的数学表达式F Fkma kma 2022-11-225一一.牛顿第二定律牛顿第二定律内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向
3、跟作用力的方向相同。质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F F合合ma ma 合外力合外力质量质量加速度加速度表达式表达式2022-11-226【力的单位力的单位】：1N=1kgm/s21N=1kgm/s2【公式公式】：F=ma FF=ma F、m m、a a均取国际单位均取国际单位1 1、矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同。、矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同。2 2、F F与与a a的瞬时性的瞬时性:同时产生，同时变化，同时消失。同时产生，同时变化，同时消失。对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解2022-11-2273 3、独立性、独立性:作用在物体上的每个力都将独立地
4、产生各自作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，合力的加的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，合力的加速度即是这些加速度的矢量和速度即是这些加速度的矢量和4 4、F F可以突变，可以突变，a a可以突变，但可以突变，但v v不能突变。不能突变。5 5、是定义式、度量式；是定义式、度量式；是决定式。是决定式。Fam6 6、不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为、不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为0 0时的特例。时的特例。vat2022-11-2282022-11-2292022-11-2210二二.利用牛顿第二定律解决实际问题利用牛顿第二定
5、律解决实际问题例例1.1.某质量为某质量为1 000kg1 000kg的汽车在平直路面上试车，的汽车在平直路面上试车，当达到当达到25m/s25m/s的速度时关闭发动机，经过的速度时关闭发动机，经过50s50s停停下来，下来，(1)(1)汽车受到的阻力是多大汽车受到的阻力是多大?(2)?(2)重新起步重新起步加速时牵引力为加速时牵引力为2 000 N2 000 N，产生的加速度应为多大，产生的加速度应为多大?(?(假定试车过假定试车过程中汽车受到的阻力不变程中汽车受到的阻力不变)2022-11-2211FNFNF F阻（水平方向的合力）阻（水平方向的合力）=?=?m=1000kg m=1000
6、kg 已知已知F F合合mamaV0=25m/s,Vt=0,t=50SV0=25m/s,Vt=0,t=50S可求：可求：a aF F阻阻分析分析(1)(1)汽车减速时受力情况汽车减速时受力情况F阻2022-11-2212（1 1）解：规定初速度方向为正方向）解：规定初速度方向为正方向由运动学公式：由运动学公式：由牛顿第二定律由牛顿第二定律 F F合合=ma=ma阻力大小为阻力大小为500N500Nt0VVat得2025m/sa0.5m/s50s 2FF1000kg(0.5m/s)500N 合阻2022-11-2213汽车重新加速时的受力情况汽车重新加速时的受力情况FNFNF F阻阻F FGF=
7、2 000 NF=2 000 NF F阻阻=500N=500NF F合合=F-F=F-F阻阻F F合合mama可求出可求出a a解：解：F F合合=F-F=F-F阻阻=2000N-500N=1500N=2000N-500N=1500N根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 F F合合=ma=ma解得解得:a=1.5m/s2:a=1.5m/s22022-11-2214练习练习1.1.一个物体，质量是一个物体，质量是2kg2kg，受到互成，受到互成120o120o角的两个力角的两个力F1F1和和F2F2的作用。这两个力的大小都是的作用。这两个力的大小都是10N10N，这个物体的加，这个物体的加速度是多少
8、？速度是多少？F1F1F2F20 0F F加速度的方向和合力方向相同。加速度的方向和合力方向相同。解：解：1222FFFF10NF10am/s5m/sm2合合合、构成了一个等边三角形，故2022-11-2215例例2.2.一个质量为一个质量为2kg2kg的物体同时受到两个力的作用，这两的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为个力的大小分别为2N2N和和6N6N，当两个力的方向发生变化时，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小可能为物体的加速度大小可能为()()A A1m1ms2 Bs2 B2m2ms2 s2 C C3m3msq Dsq D4m4ms2s22022-11-2216解析
9、：根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力解析：根据牛顿第二定律，如果一个物体同时受到几个力的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目的作用，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，题目所给的两个力大小分别为所给的两个力大小分别为2N2N和和6N6N，当两个力的方向相同时，当两个力的方向相同时合力最大，最大值为合力最大，最大值为2 26 68 8（N N），当两个力方向相反时），当两个力方向相反时合力最小，最小值为合力最小，最小值为6 62 24 4（N N），当两个力的方向既不），当两个力的方向既不相同，也不相反时，合力的大小大于相同，也不相反时，合力的大小大于4N4N而小于而小于
10、8N8N，所以两，所以两个力的方向发生变化时，合力的大小个力的方向发生变化时，合力的大小4N4NF F8 N8 N根据牛顿第二定律可得根据牛顿第二定律可得a=Fa=F合合/m/m，当两个力取不同的方向，当两个力取不同的方向时，物体的加速度大小时，物体的加速度大小所以，答案应选择所以，答案应选择B B、C C、D D222m/sa4m/s2022-11-2217练习练习2.2.一静止木箱质量为一静止木箱质量为m m，与水平地面间的动摩擦因数，与水平地面间的动摩擦因数为为，现用斜向右下方与水平方向成，现用斜向右下方与水平方向成角的力角的力F F推木箱，推木箱，求经过求经过t t秒时木箱的速度。秒时
11、木箱的速度。水平方向：水平方向：Fcos Fcos f=maf=maG GF FN Nf fF1=FCosF1=FCosF2=FSinF2=FSin竖直方向：竖直方向：N NG GFsinFsin=0=0 f=N Vt=V0+at=atf=N Vt=V0+at=at2022-11-2218例例3.3.从牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物从牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，蚂蚁用力却推不动放在水平面上体产生加速度，可是，蚂蚁用力却推不动放在水平面上的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？答：这与牛顿第二定律不
12、矛盾。答：这与牛顿第二定律不矛盾。牛顿第二定律的内容是物体所受到的合外力与加速度的牛顿第二定律的内容是物体所受到的合外力与加速度的关系。关系。蚂蚁的推力与砖块受到摩擦力的合力为零故没有推动砖蚂蚁的推力与砖块受到摩擦力的合力为零故没有推动砖块。块。2022-11-22192022-11-2220三、用牛顿第二定律解题的方法和步骤三、用牛顿第二定律解题的方法和步骤1 1、明确研究对象（隔离或整体）。、明确研究对象（隔离或整体）。2 2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图。、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图。3 3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F
13、F合。合。物体受两个力：物体受两个力：合成法合成法 F F合合=ma=ma物体受多个力：物体受多个力：正交分解法正交分解法xFmayF0（沿加速度方向）（沿加速度方向）（垂直于加速度方向）（垂直于加速度方向）4 4、列方程求解、列方程求解2022-11-2221对牛顿第二定律的几点说明对牛顿第二定律的几点说明1.1.物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合外力与加速度的大小关系是合外力与加速度的大小关系是F Fmama，只要有合，只要有合外力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速外力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只要合外力为零，则加速度
14、为零，与速度的度，只要合外力为零，则加速度为零，与速度的大小无关只有速度的变化率才与合外力有必然大小无关只有速度的变化率才与合外力有必然联系联系2.2.合力与速度同向时，物体做加速运动，反之减合力与速度同向时，物体做加速运动，反之减速速2022-11-22223.3.力与运动关系：力是改变物体运动状态的原因，即力力与运动关系：力是改变物体运动状态的原因，即力加速度加速度速度变化速度变化(运动状态变化运动状态变化)，物体所受到的合，物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决定了外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小，加速度的大小与速度大单位时间
15、内速度变化量的大小，加速度的大小与速度大小无必然的联系小无必然的联系2022-11-2223特别提醒：特别提醒：物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即系，即a a与合力与合力F F方向总是相同，但速度方向总是相同，但速度v v的方向不一定与的方向不一定与合外力的方向相同合外力的方向相同2022-11-2224例例4.4.如图所示，沿水平方向做如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向挂小球的悬线偏离竖直方向3737角，球和车厢相对静止，角，球和车厢相对静止，球的质量为球的质量
16、为1kg.(g1kg.(g10m/s210m/s2，sin37sin370.60.6，cos37cos370.8)0.8)(1)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况(2)(2)求悬线对球的拉力求悬线对球的拉力2022-11-2225解析：解析：(1)(1)球和车厢相对静止，它们的球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象，知道的较多，故应以球为研究对象，球受两个力作用：重力球受两个力作用：重力mgmg和线的拉力和线的拉力F F，由于球随车一起沿水平方向做匀，由于球随车一起沿
17、水平方向做匀变速直线运动，合外力沿水平方向，变速直线运动，合外力沿水平方向，故其加速度沿水平方向故其加速度沿水平方向y yx xmgmg3737F F2022-11-2226规律方法：解答本题的关键是根据小球的加速度方向，规律方法：解答本题的关键是根据小球的加速度方向，判断出物体所受合力的方向，然后画出平行四边形，解判断出物体所受合力的方向，然后画出平行四边形，解其中的三角形就可求得结果其中的三角形就可求得结果2022-11-2227练习练习4.4.如图所示，一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧的如图所示，一个铁球从竖直在地面上的轻质弹簧的正上方某处自由落下，接触弹簧后将弹簧弹性压缩从它正上方某处
18、自由落下，接触弹簧后将弹簧弹性压缩从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和受到的合外力的变化情况是受到的合外力的变化情况是 ()2022-11-2228A A合力变小，速度变小合力变小，速度变小B B合力变小，速度变大合力变小，速度变大C C合力先变小后变大，速度先变小后变大合力先变小后变大，速度先变小后变大D D合力先变小后变大，速度先变大后变小合力先变小后变大，速度先变大后变小分析：抓住合外力的变化情况，分析加速度及速度的变化分析：抓住合外力的变化情况，分析加速度及速度的变化情况是分析动态问题的主线情况是分析动态问题的主线20
19、22-11-2229解析：铁球接触弹簧前，做自由落体运动，有一向下的速解析：铁球接触弹簧前，做自由落体运动，有一向下的速度铁球接触弹簧后，在整个压缩弹簧的过程中，仅受重度铁球接触弹簧后，在整个压缩弹簧的过程中，仅受重力力G G和弹簧弹力和弹簧弹力F F的作用开始压缩时，弹簧的弹力的作用开始压缩时，弹簧的弹力F F小于小于物体的重力物体的重力G G，合外力向下，铁球向下做加速运动但随，合外力向下，铁球向下做加速运动但随着铁球向下运动，弹簧形变量增大，弹力随之增大，合外着铁球向下运动，弹簧形变量增大，弹力随之增大，合外力减小，加速度减小，但速度增大当弹簧弹力增至与重力减小，加速度减小，但速度增大当
20、弹簧弹力增至与重力相等的瞬间，合力为零，加速度为零，速度最大此后，力相等的瞬间，合力为零，加速度为零，速度最大此后，弹簧弹力继续增大，弹力大于重力，合力向上且逐渐增大，弹簧弹力继续增大，弹力大于重力，合力向上且逐渐增大，加速度向上且逐渐增大，直至铁球速度逐渐减小为零，此加速度向上且逐渐增大，直至铁球速度逐渐减小为零，此时弹簧压缩量最大选时弹簧压缩量最大选D.D.2022-11-2230一、牛顿第二定律的内容及表达式一、牛顿第二定律的内容及表达式二、对牛顿第二定律的理解：同体性、瞬时性、矢量性二、对牛顿第二定律的理解：同体性、瞬时性、矢量性三、运用牛顿第二定律解题三、运用牛顿第二定律解题2022-11-2231
