1、牛 顿 第 二 定 律,1、牛顿第二定律的实验过程,2、牛顿第二定律的推导及意义,3、牛顿第二定律的运用,复习思考：,物体运动状态的改变,速度发生了改变,产生了加速度,力,惯性的大小,质量,关系？,关系？,那么物体加速度a与合外力F和质量m分别是什么关系呢？,控制变量法,1、研究一个物理量与多个因素的关系时，需要用的物理方法是什么？,提出问题？,设计方案,实验1： 控制变量m,小车的质量相同时，探讨加速度a与F的关系：,实验2：控制变量F,小车的拉力相同时，探讨加速度a与m的关系：,通过分析及演示实验去猜想：,物体的加速度a与质量m和合外力F有关。,2、实验要测哪些物理量？,加速度a、合外力F
2、、小车质量m,4、合外力F怎么测？,通过定滑轮用钩码的重力作为小车的拉力。,3、小车质量m怎么测？,衍生问题：小车与接触面有摩擦力f怎么办？,调整斜面的倾角，使小车在没有拉力的情况下恰好能沿斜面匀速下滑，这样处理可以让重力沿斜面向下的下滑力与摩擦力抵消。再挂上钩码时,钩码对小车的拉力就可以认为是合外力了。,可以用天平测出。,5、加速度a怎样测？,A、利用打点计时器打出的点，测出位移S和时间t，去求a。B、用光电门和数字计时器测时间t,用刻度尺测遮光片的宽度s,去求v,再求a。C、通过两车对比，测出两车相同时间内的位移之比，从而求出加速度之比。,分析：三种方案都可以，A、B计算量大，本节课我们选
3、C方案,实验原理,s1= a1t2,s2 = a2t2,a1/a2 = S1 / s2,测量s1 、s2,实验1：对比：a1/a2与F1/F2的关系？,实验2：对比：a1/a2与m1/m2的关系？,进行试验,实验1：小车的质量相同时，研究小车的加速度与拉力的关系：,对于质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物休上的外力成正比并可表述为：,实验表明：s1=2s2,F1=2F2, s1/s2=a1/a2 测量s1 ，s2,实验表明：,s1/s2=2/1,在相同力的作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，可表示为：,实验2：控制变量F,小车的拉力相同时，研究小车的加速度与质量的关系：,m2=2m1
4、, s1/s2=a1/a2 测量s1 ，s2,根据加速度与合外力和质量的关系研究，我们对加速度与合外力和质量的关系得到结论：,物体的加速度跟合外力成正比, 跟物体的质量成反比。,这就是牛顿第二定律。,加速度和力都是矢量，它们都是有方向的。牛顿第二定律不但确定了加速度和力的大小之间的关系，还确定了它们的方向之间的关系：,加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同,牛顿第二定律用数学式子表示就是：,或者：,前面两式子可以改写成等式F=Kma。式子的k是比例常数。如果公式中的物理量选择合适的单位，可以使k=1，从而使公式简化。,我们知道，在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位是根据牛顿第二定律
5、来这样定义的：使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力，叫做1牛顿。,即： 1牛=1千克 米/秒2,可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成：,F = ma,这就是牛顿第二定律的公式。,3.合外力为零时，加速度为零，物体就处于静止状态或做匀速直线运动,1.合外力恒定不变时，加速度恒定不变，物体就做匀变速运动,2.合外力随着时间的改变，加速度也随着时间的改变,注意事项:,1.矢量性:(a与F合方向相同),2.瞬时性:(a与F合 同时产生,同时消失,同时变化),3.同体性:( a与F合 , m都属于同一物体，既研究对象统一性）,4.独立性:(X方向的合外力产生X轴方向
6、的加速度,Y方向的合外产生Y轴方向的加速度,Fx=max Fy=may a2=a2x+a2y,答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。,练习：,1、 一质量为1Kg的物体只受到两个大小米2N和3N的共点力作用， 则这个物体运动的加速度的范围是_。,1 m/s2 a 5 m/s2,2、25N的合外力作用在一个物体上，能使它产生 2 m/s2的加速度，则要使它产生 5 m/s2的加速度，合外力为_。,分析：由于是同一个物体，故质量不变。先可以由F1 =
7、 25N和 加速度 a1 = 2 m/s2 求出质量,再由 F2 = ma 求出作用力：F2 = ma2 =12.55 = 62.5N,62.5N,1.质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生加速度为a1 ,当水平力为2F时,加速度a2,关于a1 与a2 的关系正确的是： （ ）,解析:关键要考虑摩擦力f。,小试牛刀:,A. a2 2a1 B. a2 2a1C. a2 2a1 D. a1 a2,C,由a1 =(Ff)/m, a2 =(2Ff)/m 2(F f) =2 a1,小结:,1.加速度a与F的关系:物体质量一定时,加速度a与合外力F合成正比.,2.加速度a与m的关系:物体受合外力一定时,加速度a与m成反比,牛顿第二定律,1.内容:物体加速度a与合外力F合成正比.与质量m成反比.加速度方向与合外力方向相同.,2.公式: F合=ma,3.注意点:矢量性,瞬时性,同时性和独力性.,
