《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT

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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。
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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°
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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。
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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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