第四章第3节 牛顿第二定律

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E.物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小 F.物体的加速度大小不变一定受恒力作用

G.力的大小不变,方向改变,则加速度方向随即改变,大小不变 答案:ABCDG

交流总结

力是使物体产生加速度的原因,力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性、同体性、独立性等几个特点,引导学生总结:

1.矢量性.物体加速度的方向与物体所受合外力的方向永远相同,时刻相同,合外力的方向即为加速度的方向.

2.瞬时性.加速度矢量与合外力矢量之间的正比关系具有瞬时性,即某时刻的合外力对应着某时刻的加速度,所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置力和运动关系的问题.同时还表明物体只要一受到合外力作用,物体立即产生加速度;合外力消失,加速度也立即消失.

F合

3.同体性:a=各量都是属于同一物体的,即研究对象的统一性.

m

4.独立性:F合产生的a是物体的合加速度,x方向的合力产生x方向的加速度,y方向的合力产生y方向的加速度.牛顿第二定律的分量式为Fx=max,Fy=may.

多媒体展示例题

例2 某质量为1 000 kg的汽车在平直路面上试车,当达到72 km/h的速度时关闭发动机,经过20 s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)

学生讨论解答

v-v0

解析:物体在减速过程的初速度为72 km/h=20 m/s,末速度为零,根据a=得物体的加t

速度为a=-1 m/s2,方向向后.物体受到的阻力f=ma=-1 000 N.当物体重新启动时牵引力为2 F+f

000 N,所以此时的加速度为a2==1 m/s2,方向指向车运动的方向.

m

根据以上的学习,同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤. 1.确定研究对象.

2.分析物体的受力情况和运动情况,画出研究对象的受力分析图. 3.求出合力.注意用国际单位制统一各个物理量的单位. 4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.

课堂训练

1.如图所示,一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动,滑到顶点后又返回斜面底端.试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况.

解析:在物体向上滑动的过程中,物体运动受到重力和斜面的摩擦力作用,其沿斜面的合力平行于斜面向下,所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的,与物体运动的速度方向相反,物体做减速运动,直至速度减为零.在物体向下滑动的过程中,物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用,但摩擦力的方向平行斜面向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑时小,所以物体将平行斜面向下做加速运动,加速度的大小要比上滑时小.由此可以看出,物体运动的加速度是由物体受到的外力决定的,而物体的运动速度不仅与受到的外力有关,而且还与物体开始运动时所处的状态有关.

2.一辆小车在水平地面上沿直线行驶,在车厢上悬挂的摆球相对小车静止,其悬线与竖直方向成θ角,如图所示.问小车的加速度多大,方向怎样?

解析:解法一:小球的受力情况如左下图所示.由图可知,F合=mgtanθ. F合

所以加速度a==gtanθ,水平向左.

m

解法二:小球的受力情况如右上图所示,由牛顿第二定律得:Fsinθ=ma① Fcosθ-mg=0② 由①②得 a=gtanθ 方向水平向左.

答案:gtanθ 方向水平向左

方法总结:用牛顿第二定律解题时对物体受力的处理方法:

1.合成法

若物体只受到两个力作用而产生加速度时,应用力的合成法较简单,注意合外力方向就是加速度方向.

2.正交分解法 课堂小结 这节课我们学习了 1.牛顿第二定律:F=ma.

2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性. 3.牛顿第二定律解决问题的一般方法. 布置作业

教材第78页“问题与练习”2、3、4、5题.

板书设计 3 牛顿第二定律

1.内容:物体的加速度跟所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比.加速度的方向跟合外力的方向相同

F合

2.表达式:a=或F合=ma

mF

说明:①a=是加速度的决定式

m②力是产生加速度的原因 F

③m=中m与F、a无关

a

3.对牛顿第二定律的理解:①矢量性 ②瞬时性 ③同体性 ④独立性

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