2011高三物理一轮复习教学案(13)--牛顿第二定律
【学习目标】
1.理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的确切含义
2.会用牛顿第二定律处理两类动力学问题
【自主学习】
一,牛顿第二定律
1.牛顿第二定律的内容,物体的加速度跟 成正比,跟 成反比,加速度的方向跟 方向相同.
2.公式:
3.理解要点:
(1)F=ma这种形式只是在国际单位制中才适用
一般地说F=kma,k是比例常数,它的数值与F,m,a各量的单位有关.在国际单位制中,即F,m,a分别用N,kg,m/s2作单位,k=1,才能写为F=ma.
(2)牛顿第二定律具有"四性"
①矢量性:物体加速度的方向与物体所受 的方向始终相同.
②瞬时性:牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度,物体的加速度和物体所受的合外力总是同生,同灭,同时变化,所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题.
③独立性:作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律,而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和,分力和加速度的各个方向上的分量关系
Fx=max
也遵从牛顿第二定律,即:
Fy=may
④相对性:物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的.
4.牛顿第二定律的适用范围
(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系.)
(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子,原子),低速运动(远小于光速)的情况.
二,两类动力学问题
1.已知物体的受力情况求物体的运动情况
根据物体的受力情况求出物体受到的合外力,然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度,再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度,位移或运动时间.
2.已知物体的运动情况求物体的受力情况
根据物体的运动情况,应用运动学公式求出物体的加速度,然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出某些未知力.
求解以上两类动力学问题的思路,可用如下所示的框图来表示:
第一类 第二类
在匀变速直线运动的公式中有五个物理量,其中有四个矢量v0,v1,a,s,一个标量t.在动力学公式中有三个物理量,其中有两个矢量F,a,一个标量m.运动学和动力学中公共的物理量是加速度a.在处理力和运动的两类基本问题时,不论由力确定运动还是由运动确定力,关键在于加速度a,a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁.
【典型例题】
例1.质量为m的物体放在倾角为α的斜面上,物体和斜面间的动摩擦系数为μ,如沿水平方向加一个力F,使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动,如下图甲,则F多大
例1 [解析](1)受力分析:物体受四个力作用:重力mg,弹力FN,推力F,摩擦力Ff,(2)建立坐标:以加速度方向即沿斜面向
上为x轴正向,分解F和mg如图乙所示;
(3)建立方程并求解
x方向:Fcosα-mgsinα-Ff=ma ①
y方向:FN-mgcosα-Fsinα=0 ②
f=μFN ③
三式联立求解得:
F=
[答案]

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