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1、第一單元 牛頓運(yùn)動規(guī)律 第2課時 牛頓第二定律 單位制,必修1 第三章力與運(yùn)動,,基礎(chǔ)回顧,考點一 牛頓第二定律,1牛頓第二定律的內(nèi)容：物體的加速度跟物體所受的外力的合力成______，跟物體的質(zhì)量成______，加速度的方向跟合外力的方向______ 2牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F合______. 3物理意義：牛頓第二定律揭示了物體的________跟物體________及物體本身質(zhì)量的關(guān)系 4牛頓定律的適用范圍：只適用于研究慣性系中運(yùn)動與力的關(guān)系，不能用于非慣性系；只適用于解決______物體的______運(yùn)動問題，不能用來處理______物體的______運(yùn)動問題,答案：1正比反比相

2、同 2ma 3加速度所受的力 4宏觀低速微觀高速,要點深化,1牛頓第二定律的幾個性質(zhì) (1)因果統(tǒng)一性：引起物體運(yùn)動狀態(tài)變化的外因是物體受到的合外力，這里強(qiáng)調(diào)三個字：“受、合、外”，即物體受力是合力并且是外力；物體的加速度是合外力對物體所產(chǎn)生的效果，即加速度是結(jié)果，合外力是原因；物體的質(zhì)量是決定其加速度的內(nèi)因，質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動狀態(tài)的改變越困難 (2)瞬時性：牛頓第二定律對運(yùn)動物體在運(yùn)動過程中的任何一個時刻都成立當(dāng)合外力的大小和方向發(fā)生變化時，物體的加速度的大小和方向也同時發(fā)生相應(yīng)的變化若合外力為零，加速度也立即為零；,合外力為恒力，物體就做勻變速運(yùn)動加速度時刻隨著合外力的變化而變化，加

3、速度的改變不需要時間的積累 (3)矢量性：牛頓第二定律是矢量表達(dá)式，加速度是矢量，其方向始終與物體受到的合外力的方向一致，與速度的方向沒有直接關(guān)系，加速度的方向與速度變化的方向相同，但由合外力的方向決定 (4)獨立性：如果幾個力同時作用于一個物體，則物體所產(chǎn)生的加速度等于每個力單獨作用時產(chǎn)生的加速度的矢量和；如果將一個力分解成幾個不同方向的分力，則每個分力使物體產(chǎn)生的加速度等于實際加速度在各個分力方向上的加速度分量,例如，常常把在斜面上做變速運(yùn)動的物體所受的合外力分解為平行斜面方向與垂直于斜面方向上，再在這兩個方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程，其效果與求一加速度時相當(dāng)，且求解更為簡便 2對Fm

4、a的說明 (1)牛頓第二定律公式可寫成Fma或a ，但前者較易操作，因為能把物體所受的力集中處理好注意列式時等號右邊只列ma，不要夾雜著某個作用力在加或減 (2)由Fma可知，只要作用在物體上的合外力不為零，物體就產(chǎn)生加速度，速度就要變化，但物體產(chǎn)生的加速度與原來的速度無關(guān) (3)當(dāng)a0時，F(xiàn)0.故力的平衡問題是牛頓第二定律的特例，并不是牛頓第一定律的特例,,基礎(chǔ)回顧,考點二 力學(xué)單位制,在力學(xué)中，選用______、______、______三個最基本物理量的單位作為基本單位(對應(yīng)的單位是____、______、____)，選定基本單位后，由物理公式推導(dǎo)出的單位叫________，基本單位和

5、導(dǎo)出單位一起組成________ 1基本單位：所選定的______物理量的單位 2導(dǎo)出單位：根據(jù)物理______中其他物理量和基本物理量的關(guān)系，推導(dǎo)出的物理量的單位 3力的國際單位是______(簡稱____，符號____),答案：長度質(zhì)量時間米千克秒導(dǎo)出單位物理單位制 1基本 2公式 3牛頓牛N,要點深化,1國際單位制 (1)從根本上說，所有的物理量都是由基本物理量構(gòu)成的在力學(xué)范疇內(nèi)，所有的力學(xué)量都是由長度、質(zhì)量和時間這三個基本物理量組成的，因此基本物理量的單位選定也就決定了其他導(dǎo)出物理量的單位 國際單位制：1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫做

6、國際單位制，其法文簡稱為SI. (2)以下是國際單位制中的七個基本物理量和相應(yīng)的國際單位制中的基本單位.,(3)物理公式不僅決定了物理量之間的關(guān)系，也決定了物理量單位間的關(guān)系，推導(dǎo)物理量的單位要借助物理公式，依據(jù)單位是否正確可以判斷物理公式是否正確 2力的國際單位 力的國際單位是牛頓(簡稱牛，符號N)牛頓(N)為導(dǎo)出單位，“1 N”的物理意義是：使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的作用力為1 N，即1 N1 kgm/s2.,,,題型一 已知受力情況求運(yùn)動情況,根據(jù)牛頓第二定律，已知物體的受力情況，可以求出物體運(yùn)動的加速度；再根據(jù)物體的初始條件(初位置和初速度)，應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式，求出

7、物體的運(yùn)動情況，即求出物體在任意時刻的速度、位置，也就是求出了物體的運(yùn)動情況 可用程序圖表示如下：,風(fēng)洞實驗室中可產(chǎn)生水平向左、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力現(xiàn)將一套有一小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實驗室小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，小球與桿間的滑動摩擦因數(shù)0.5，如下圖所示保持小球所受風(fēng)力F0.5mg不變，使桿與水平方向間夾角為37并固定，則小球從靜止開始在細(xì)桿上滑下距離2.4m所需時間為多少？(g取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),解析：設(shè)桿對小球的支持力為FN，摩擦力為Ff，對這些力進(jìn)行正交分解，如圖所示 在x軸上，由牛頓第二定律，有： mgsin Fcos Ffma 在y軸上，由平衡條件

8、，有：,FNFsin mgcos 0 又FfFN 解上述三式得：a7.5 m/s2 又由運(yùn)動學(xué)公式sat2， 由以上各式解得小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時間為t0.8 s 答案：0.8 s,題型訓(xùn)練,1如圖所示，質(zhì)量m4.0 kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.50.物體在與地面成37的恒力F54.5 N作用下，由靜止開始運(yùn)動，t10.20 s撤去F，則再經(jīng)過多長時間物體停下來？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),解析：物體受到恒力F作用時受力如右圖所示，設(shè)物體此時加速度為a1，對這些力進(jìn)行正交分解，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律有：NFsin mg0 Fcos f

9、ma1 又因為fN 聯(lián)立解得：a110 m/s2 由vat，得va1t12.0 m/s,撤去F后物體的受力如右圖所示，設(shè)物體此時加速度為a2，物體停下來經(jīng)過時間為t2，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律有： fma2 Nmg0 又因為fN 聯(lián)立解得： a25.0 m/s2 由0vat，得t2 0.4 s. 答案：0.4 s,,題型二 已知運(yùn)動情況求受力情況,根據(jù)物體的運(yùn)動情況，應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求出物體所受的合外力，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些物理量如：動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)等 可用程序圖表示如下：,如圖所示，電梯與水平面夾角為30，電梯從初速度為零開始加速啟動，當(dāng)速度達(dá)到1

10、 m/s時，一個質(zhì)量為50 kg的人踏上第一級(不計這一級的寬度)，然后跟電梯一起加速向上運(yùn)動，到達(dá)電梯終點時已經(jīng)過4 s，電梯的終點離地面高度為10 m求這個過程中人對梯面壓力和人與梯面間的靜摩擦力(g10 m/s2),解析：以人為研究對象，人運(yùn)動的初速度為v01 m/s，位移為sh/sin 3020 m，時間為t4 s. 根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式：sv0t at2 代入數(shù)據(jù)解得：a2 m/s2 對人進(jìn)行受力分析，人受重力mg、豎直向上的支持力FN、水平向右的靜摩擦力F(摩擦力方向一定與接觸面平行)，為了便于研究，取水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系(如左下圖) 此時只需分解加

11、速度，其中axacos 30，ayasin 30 (如右下圖),根據(jù)牛頓第二定律有 X方向：Fmaxmacos 30 Y方向：FNmgmaymasin 30 由式解得：F87 N 由式解得：FN550 N,根據(jù)牛頓第三定律可知，人對梯面壓力等于550 N，方向豎直向下 而人與梯面間的靜摩擦力等于87 N，方向水平向右 答案：人對梯面壓力等于550 N，方向豎直向下；人與梯面間的靜摩擦力等于87 N，方向水平向右,題型訓(xùn)練,2用一根繩子提一只質(zhì)量為50.0 kg的桶假定當(dāng)繩子的張力等于或小于525 N時，這根繩子不會斷裂已知開始時這只桶是靜止的，被提至3.0 m時它的運(yùn)動速度是3.0 m/s.如

12、果加速度固定不變，那么這根繩子是否有斷裂的危險？,解析：作出示意圖，分析作用在桶上的力；建立一個坐標(biāo)系，假定坐標(biāo)軸的正方向向上；作出包含v和a的運(yùn)動圖，如下圖所示 根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式：v22as 代入數(shù)據(jù)解得a1.5 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律有：FTmgma 代入數(shù)據(jù)解得：FT570 N,根據(jù)牛頓第三定律可知桶作用于繩子上的力也等于570 N，因此超過了繩子所能承受的最大張力，所以這根繩子有斷裂的危險 答案：這根繩子有斷裂的危險,,題型三 牛頓運(yùn)動定律在傳送帶問題中的應(yīng)用,傳送帶在自動輸送各種糧食起很大作用，如圖所示而該模型可分為以下三類： (1)水平傳送帶 當(dāng)傳送帶水平運(yùn)動時，應(yīng)特別注意摩擦

13、力的突變和物體運(yùn)動狀態(tài)的變化摩擦力的突變，常常導(dǎo)致物體的受力情況和運(yùn)動性質(zhì)的突變靜摩擦力到達(dá)最大值，是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)；滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運(yùn)動的物體之間，因此兩物體的速度達(dá)到相同時，滑動摩擦力要發(fā)生突變(摩擦力為零或為靜摩擦力) (2)傾斜傳送帶,當(dāng)傳送帶傾斜運(yùn)動時，除了要注意摩擦力的突變和物體運(yùn)動狀態(tài)的變化外，還要注意物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)和傳送帶傾斜角度的關(guān)系，從而正確判斷物體的速度和傳送帶速度相等時物體運(yùn)動的性質(zhì) (3)組合傳送帶 組合傳送帶是水平傳送帶和傾斜傳送帶連接在一起傳送物體,如圖所示，傳送帶與地面的傾角37，從A到B的長度為16 m，傳送帶以v010

14、m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端無初速的放一個質(zhì)量為m0.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5，求物體從A運(yùn)動到B所需的時間是多少？(sin370.6，cos370.8，g10 m/s2),解析：物體放在傳送帶上后，開始階段，傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿斜面向下的滑動摩擦力，物體由靜止開始加速下滑，受力分析如圖(a)所示；當(dāng)物體加速至與傳送帶速度相等時，由于tan ，物體在重力作用下將繼續(xù)加速，此后物體的速度大于傳送帶的速度，傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力，但合力沿傳送帶向下，物體繼續(xù)加速下滑，受力分析如圖(b)所示綜上可知，滑動摩擦力的方向在獲得共同速度的

15、瞬間發(fā)生了“突變”,開始階段由牛頓第二定律得： mgsin mgcos ma1 所以：a1gsin gcos 10 m/s2 物體加速至與傳送帶速度相等時需要的時間t1v/a11 s 發(fā)生的位移：s a1t125 m16 m 物體加速到10 m/s 時仍未到達(dá)B點 第二階段，有：mgsin mgcos ma2 所以：a22 m/s2 設(shè)第二階段物體滑動到B 的時間為t2 則：,LABsvt2 a2t22 解得：t21 s，t211 s(舍去) 故物體經(jīng)歷的總時間tt1t 2 2 s. 答案：2 s,點評：從上述例題可以總結(jié)出，皮帶傳送物體所受摩擦力可能發(fā)生突變，不論是其大小的突變，還是其方向的

16、突變，都發(fā)生在物體的速度與傳送帶速度相等的時刻,題型訓(xùn)練,3如圖所示為一平直傳送帶，A、B兩處間的距離為L，傳送帶的運(yùn)動速度恒為v.有一工件輕輕從A處放上傳送帶，已知工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，且認(rèn)為傳送帶的形狀及速率不受影響求傳送帶 將該工件由A處送到B處可能的時間間隔t及相應(yīng)的條件(即題中給出量之間應(yīng)滿足的關(guān)系),解析：該工件放上傳送帶，受到水平向右的摩擦力fmg； 由牛頓第二定律，可得： af/mg； 該工件加速到v所需時間：tv/av/g； 此過程中，工件運(yùn)動的位移：x at2v2/2g 若v2/2gL，則工件一直勻加速直到B，可得： at2L，得t 若v2/

17、2g

18、/s2)，求出Ft圖象中的F0的值,錯解：以運(yùn)動員作為研究對象，則運(yùn)動過程看作是先向下做勻加速運(yùn)動，再向上做勻加速運(yùn)動由此說明本題無解 解析：前面一段話給同學(xué)很多的干擾，造成對象選擇錯誤而不能做出正確的解答 要以杠鈴為研究對象，在該過程中它先向上做勻加速運(yùn)動，后做豎直上拋運(yùn)動,設(shè)杠鈴在該過程中的最大速度為vm，有h1 t，得： vm 1.6 m/s. 上拋運(yùn)動時間應(yīng)為t2 0.16 s，加速運(yùn)動的時間t1tt20.44 s 設(shè)加速運(yùn)動的加速度為a，則vmat1，得： a 3.64 m/s； 又由牛頓第二定律有F0mgma，所以F0mgma1636.8 N. 答案：1636.8 N,祝,您,學(xué)業(yè)有成,