6.2 牛顿第二定律 学案 (1)

6.2 牛顿第二定律 学案1 学习目标: 1.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。 2.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。 3.能初步应用牛顿第二定律解决一些简单问题。 学习重点: 牛顿第二定律 学习难点: 牛顿第二定律 主要内容: 一、牛顿第二定律 公式推导： 语言表述： 3．公式表达： ①数学表达式： ②常用计算式：F合=ma 4．牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心，是本章的重点和中心内容，在力学中占有很重要的地位，一定要深入理解牛顿第二定律的确切含义和重要意义。理解： 因果关系：只要物体所受合力不为零(无论合力多么的小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因，力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接关系。如果物体只受重力G=mg的作用，则由牛顿第二定律知物体的加速度为a=。 即重力是使物体产生重力加速度g的原因，各地的g值略有差异，通常取g=9．8m／s2。在第一章学习《重力》一节时，给出了重量和质量的关系式G=mg，g是以比例常数引人的，g=9．8N／kg。现在可以证明，这个比例常数就是重力加速度，9．8N／kg与9．8m／s2等价。 (2)矢量关系：F合=ma是一个矢量式，加速度a与合外力F合都是矢量，物体加速度的方向由它所受的合外力的方向决定且总与合外力的方向相同(同向性)，而物体的速度方向与合外力方向之间并无这种关系。这样知道了合外力(或加速度)的方向，就知道了加速度(或合外力)的方向。 (3)瞬时对应关系：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律，物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F合=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生(虽有因果关系但却不分先后)、同时变化、同时消失。 (4) 独立对应关系：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理)，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生的加速度叠加(按矢量运算法则)的结果。 (5) 同体关系：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的，所以解题时一定把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 二、由牛顿第二定律可以清楚地认识到运动和力的关系 物体运动的性质由所受合力F合的情况决定。 物体运动的轨迹由所受合力F合和它的初速度v0共同决定。 物体做加速直线运动的条件：F合和v0的方向沿同一直线且同向。 三、应用牛顿第二定律解题的一般步骤： (1)确定研究对象(在有多个物体存在的复杂问题中，确定研究对象尤其显得重要)。 (2)分析研究对象的受力情况，画出受力图。 (3)选定正方向或建立直角坐标系。通常选加速度的方向为正方向，或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同的力(或速度)取正值；与正方向相反的力(或速度)取负值。 (4)求合力(可用作图法，计算法或正交分解法)。 (5)根据牛顿第二定律列方程。 (6)必要时进行检验或讨论。 【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因数为；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（如图所示），求F的大小。 解析：本题将力沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向分解，分别利用两个方向的合力与加速度的关系列方程。 （1）受力分析：物体受四个力作用：推力F、重力mg、弹力FN、摩擦力Ff。 （2）建立坐标系：以加速度方向即沿斜面向上为x轴正方向，分解F和mg（如图所示） （3）建立方程并求解： x方向： y方向： 三式联立求解得： 答案： 例2 一根质量为M的木杆，上端用细线系在天花板上，杆上有一质量为m的小猴，如图所示，若把细线突然剪断，小猴沿杆向上爬，并保持与地面的 ... ...