2020-2021学年高一物理教科版必修一学案:3.3-牛顿第二定律-Word版含解析.docx
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1、3.3牛顿其次定律 目标定位1.知道牛顿其次定律的内容、表达式的精确含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的. 3.了解单位制的构成及力学中三个基本物理量在国际单位制中的单位4.能应用牛顿其次定律解决简洁的动力学问题.一、牛顿其次定律1内容: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方向相同. 2公式表示为Fma,式中的F与a都是矢量,且它们在任何时刻方向都相同3力的单位N:假如一个力作用在1 kg的物体上,使物体产生的加速度为1_m/s2,则这个力的大小为1 N.想一想:从牛顿其次定律可知,无论多么小的力都可以使物体产生加速度,可是,我们用力提一个很
2、重的箱子,却提不动它,这跟牛顿其次定律有无冲突?为什么?答案不冲突由于牛顿其次定律中的力是指合外力我们用力提一个放在地面上很重的箱子时,没有提动,箱子受到的合力F0,故箱子的加速度为零,箱子仍保持不动,所以上述现象与牛顿其次定律并没有冲突二、力学单位制1基本单位:物理公式在确定物理量的数量关系的同时,也确定了物理量的单位关系在物理学中,先选定几个物理量的单位作为基本单位2导出单位:依据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系,导出来的单位叫导出单位3单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制4在力学中,选定长度、质量和时间这三个物理量的单位作为基本单位在国际单位制中,它们的单位分别是米、千克、
3、秒想一想:若质量的单位用克,加速度的单位用厘米每二次方秒,那么力的单位是牛顿吗?牛顿其次定律表达式中的系数k还是1吗?答案只有当质量的单位用千克,加速度的单位用米每二次方秒时,力的单位才是牛顿;此时牛顿其次定律表达式中的系数才是1.一、对牛顿其次定律的理解1表达式:Fma,式中各量都要用国际单位,F指合外力2对牛顿其次定律的理解(1)瞬时性:a与F同时产生,同时变化,同时消逝,为瞬时对应关系(2)矢量性:Fma是矢量表达式,任一时刻a的方向均与合外力F的方向全都,当合外力方向变化时a的方向同时变化,即a与F的方向在任何时刻均相同(3)同体性:公式Fma中a、F、m都是针对同一物体而言的(4)独
4、立性:当物体同时受到几个力作用时,各个力都满足Fma,每个力都会产生一个加速度,这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度故牛顿其次定律可表示为3合外力、加速度、速度的关系(1)力与加速度为因果关系,但无先后关系,力是因,加速度是果加速度与合外力方向总相同、大小与合外力成正比(2)力与速度无因果关系:合外力与速度方向可以同向,可以反向合外力与速度方向同向时,物体做加速运动,反向时物体做减速运动(3)两个加速度公式的区分a是加速度的定义式,是比值法定义的物理量,a与v、v、t均无关;a是加速度的打算式,它提示了产生加速度的缘由及打算因素:加速度由其受到的合外力和质量打算例1下列对牛顿其次定律的理解
5、正确的是()A由Fma可知,F与a成正比,m与a成反比B牛顿其次定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用C加速度的方向与合外力的方向全都D当外力停止作用时,加速度随之消逝解析Fma说明力是产生加速度的缘由,但不能说F与a成正比,也不能说m与a成反比,A错误;力是产生加速度的缘由,所以是当物体受到外力时,物体才有的加速度,B错误;依据牛顿其次定律的矢量性,加速度的方向与合外力的方向全都,C正确;加速度与合外力同时产生,同时消逝,D正确答案CD针对训练初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个渐渐减小的水平力的作用,则这个物体运动状况为 ()A速度不断增大,但增大得越来越慢B加速度不断增大,速
6、度不断减小C加速度不断减小,速度不断增大D加速度不变,速度先减小后增大解析水平面光滑,说明物体不受摩擦力作用,物体所受到的水平力即为其合外力力渐渐减小,合外力也渐渐减小,由公式Fma可知:当F渐渐减小时,a也渐渐减小,但速度渐渐增大答案AC二、牛顿其次定律的简洁应用1解题步骤(1)确定争辩对象(2)进行受力分析和运动状况分析,作出受力和运动示意图(3)求合力F或加速度a.(4)依据Fma列方程求解2解题方法(1)矢量合成法: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,加速度的方向即是物体所受合外力的方向(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合外力建立坐标
7、系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fxma,Fy0.特殊状况下,若物体的受力都在两个相互垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上,正交分解加速度a.依据牛顿其次定律求合外力例2如图331所示,质量为4 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5.物体受到大小为20 N、与水平方向成37角斜向上的拉力F作用时,沿水平面做匀加速运动,求物体加速度的大小. (g取10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8)图331解析选取物体为争辩对象,对其受力分析如图所示在水平方向:Fcos 37Ffma在竖直
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