文档介绍：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****思考: 物体运动状态的改变速度发生了改变产生了加速度实质力难易程度: 惯性的大小质量原因实质那么物体加速度 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、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 C方案?实验原理 s 1s 2 F 1F 2s 1 = a 1t 2 2 1s 2 = a 2t 2 2 1a 1 /a 2 =S 1 /s 2测量 s 1 、s 2实验 1:对比: a 1 /a 2与F 1 /F 2的关系? 实验 2:对比: a 1 /a 2与m 1 /m 2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: 根据 1—2 a t 2 S = 在相同的时间 t 内 s 1—s 2= a 1—a 2 = 2 拉力 F 1—F 2 = 2 F 2故 s 1—s 2= a 1—a 2F 1—=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:s 1 =2s 2F 1 =2F 2, s 1 /s 2 =a 1 /a 2测量 s 1 ,s 2F 2a 2a 1— F 1—=或a∝F 实验表明:s 1 /s 2 =2/1 m 2—m 1 = s 1—s 2= a 1—a 2故根据 1—2 a t 2 S = 在相同的时间 t 内 s 1—s 2= a 1—a 2 = 2 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: m 2 =2m 1, s 1 /s 2 =a 1 /a 2测量 s 1 ,s 2m 2—m 1 = a 1—a 2或a∝ 1/m 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: a F/m ∝ F ma ∝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