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4.3牛顿其次定律
学习
学习目标
课程标准
学习目标
1.能精确?????表述牛顿其次定律,并理解牛顿其次定律的概念及含义。
2.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。
3.能运用牛顿其次定律解释生产、生活中的有关现象,解决有关问题。
4.初步体会牛顿其次定律在生疏自然过程中的有效性和价值。
1、通过分析探究试验的数据,能够得出牛顿其次定律的数学表达式,并精确?????表达牛顿其次定律的内容,培育同学分析数据、从数据猎取规律的力量。
2、能依据1N的定义,理解牛顿其次定律的数学表达式是如何从F=kma变成F=ma的,体会单位的产生过程。
3、能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿其次定律,理解牛顿其次定律是连接运动与力之间关系的桥梁。
4、会运用牛顿其次定律分析和处理实际生活中的简洁问题,体会物理的有用价值,培育同学关注生活、关注实际的态度。
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02
预习导学
课前研读课本,梳理基础学问:
一、牛顿其次定律的表达式
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
2.表达式F=kma,其中力F指的是物体所受的合力。
二、力的单位
1.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为N。
2.“牛顿”的定义:使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫作1N,即1N=1kg·m/s2。
3.公式F=kma中k的取值
(1)k的数值取决于F、m、a的单位的选取。
(2)在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的单位取N时,F=kma中的k=1,此时牛顿其次定律可表示为F=ma。
留意:实际物体所受的力往往不止一个,式中F指的是物体所受的合力。
(二)即时练习:
【小试牛刀1】如图所示,在光滑的水平桌面上,有一个静止的物体,给物体施以水平作用力,在力作用到物体上的瞬间,则()
A.物体同时具有加速度和速度
B.物体马上获得加速度,速度仍为零
C.物体马上获得速度,加速度仍为零
D.物体的速度和加速度均为零
【答案】B
【解析】由牛顿其次定律的瞬时性可知,合外力和加速度是瞬时对应关系,二者同时产生,同时变化,同时消逝,所以当外力作用在物体上的瞬间,物体马上获得加速度;速度与加速度的关系可表示为v=at,可以看出,速度是加速度在时间上的积累,外力作用在物体上的瞬间t=0,所以速度为零,故B正确。
【小试牛刀2】如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g,则有()
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=eq\f(m+M,M)g
D.a1=g,a2=eq\f(m+M,M)g,a3=0,a4=eq\f(m+M,M)g
【答案】C
【解析】在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变马上消逝,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿其次定律知a1=a2=g;而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及转变,此时弹簧对3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg,因此物块3满足mg=F,a3=0;由牛顿其次定律得物块4满足a4=eq\f(F+Mg,M)=eq\f(M+m,M)g,所以C对.
【小试牛刀3】一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开头,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间的关系的图象是()
【答案】C
【解析】当拉力F小于最大静摩擦力时,物块静止不动,加速度为零,当F大于最大静摩擦力时,依据F-f=ma知:随F的增大,加速度a增大,故选C.
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03
探究提升
【问题探究1】对牛顿其次定律的理解
(1)公式F=ma中,若F是合力,加速度a为物体的实际加速度;若F是某一个力,加速度a为该力产生的加速度。
(2)a=eq\f(F,m)是加速度的打算式,它揭示了物体产生加速度的缘由及影响物体加速度的因素。
(3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时,才有公式F=kma中k=1,即F=ma。
牛顿其次定律的六共性质
性质
理解
因果性
力是产生加速度的缘由,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度
矢量性
F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向打算,且总与合力的方向相同
瞬时性
加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生、同时变化、同时消逝
同体性
F=ma中F、m、a都是对同一物体而言的
独立性
作用在物体上的每
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