师:如果物体受几个力共同作用,应该怎样求物体的加速度呢?
生:先求物体几个力的合力,再求合力产生的加速度.
师:好,我们看下面一个例题.
多媒体展示例题
【例1】 一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又逐渐使其恢复到原值(方向不变),则
A.物体始终向西运动
B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小
D.物体的速度先增大后减小
生1:物体向东的力逐渐减小,由于原来合力为零,当向东的`力逐渐减小时,合力应该向西逐渐增大,物体的加速度增大,方向向西.当物体向东的力恢复到原值时,物体的合力再次为零,加速度减小.所以加速度的变化情况应该先增大后减小.
生2:物体的加速度先增大后减小,所以速度也应该先增大后减小.
生3:这种说法不对,虽然加速度是有一个减小的过程,但在整个过程中加速度的方向始终和速度的方向一致,所以速度应该一直增大,直到加速度为零为止.
师:对.一定要注意速度的变化和加速度的变化并没有直接的关系,只要加速度的方向和速度的方向一致,速度就一直增大.
多媒体展示例题
【例2】 某质量为1 000 kg的汽车在平直路面上试车,当达到72 km/h的速度时关闭发动机,经过20 s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)
学生讨论解答
生:物体在减速过程的初速度为72 km/h=20 m/s,末速度为零,根据a= 得物体的加速度为a=-1 m/s2,方向向后.物体受到的阻力f=ma=-1 000 N.当物体重新启动时牵引力为2 000 N,所以此时的加速度为a2= =1 m/s2,方向向车运动的方向.
师:根据以上的学习,同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤.
生:1.确定研究对象.
2.分析物体的受力情况和运动情况,画出研究对象的受力分析图.
3.求出合力.注意用国际单位制统一各个物理量的单位.
4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.
师:牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位,希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题.
【课堂训练】
如图4-3-1所示,一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动,滑到顶点后又返回斜面底端.试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况.
图4-3-1
解析:在物体向上滑动的过程中,物体运动受到重力和斜面的摩擦力作用,其沿斜面的合力平行于斜面向下,所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的,与物体运动的速度方向相反,物体做减速运动,直至速度减为零.在物体向下滑动的过程中,物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用,但摩擦力的方向平行斜面向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑时小,所以物体将平行斜面向下做加速运动,加速度的大小要比上滑时小.由此可以看出,物体运动的加速度是由物体受到的外力决定的,而物体的运动速度不仅与受到的外力有关,而且还与物体开始运动时所处的状态有关.
[小结]
这节课我们学习了
1.牛顿第二定律:F=ma.
2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.
3.牛顿第二定律解决问题的一般方法.
[布置作业]
教材第85页问题与练习.
[课外训练]
1.设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动情况是
A.先加速后减速,最后静止 B.先加速后匀速
C.先加速后减速直至匀速 D.加速度逐渐减小到零
2.下列说法中正确的是
A.物体所受合外力为零,物体的速度必为零
B.物体所受合外力越大,物体的加速度越大,速度也越大
C.物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致
D.物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同
3.一个物体正以5 m/s的速度向东做匀速直线运动,从某一时刻开始受到一个方向向西、大小为3 N的恒定外力作用,若物体质量为5 kg,求:2 s末物体的速度.
4.如图4-3-2所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量1 kg的物块.在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10 N.当小车做匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8 N.这时小车运动的加速度大小是
图4-3-2
A.2 m/s2 B.4 m/s2
C.6 m/s2 D.8 m/s2
参考答案
1.答案:B
解析:分析雨滴的受力情况,发现雨滴受竖直向下的重力和向上的空气阻力,重力的大小方向不变,空气阻力随速度的增大而增大,所以物体的加速度a= 应该逐渐变小最终为零,此时雨滴的速度最大,以后雨滴做匀速运动.
2.答案:D
3.分析与解答:由于物体受到恒定外力是向西的,因此产生恒定加速度的方向也是向西的,与物体初速度方向相反,故物体应做匀减速直线运动.
由牛顿第二定律可知:a= = m/s2=0.6 m/s2
由匀减速直线运动公式可知:2 s末物体速度为
v2=v0-at=(5-0.6×2) m/s=3.8 m/s
方向向东.
4.解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧秤甲的示数由10 N变为8 N时,其形变量减少,则弹簧秤乙的形变量一定增大,且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等,所以,弹簧秤乙的示数应为12 N.物体在水平方向所受到的合外力为F=T乙-T甲=12 N-8 N=4 N.
根据牛顿第二定律,得物块的加速度大小为a= = m/s2=4 m/s2.
答案:B
说明:无论题中的弹簧秤原来处于拉伸状态或压缩状态,其结果相同.同学们可自行通过对两种情况的假设加以验证.
板书设计
3 牛顿第二定律
内 容 物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同 表达式 F=ma
说 明 (1)同向性:加速度的方向与力的方向始终一致
(2)瞬时性:加速度与力是瞬间的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失
(3)同体性:加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的
(4)独立性: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,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果
活动与探究
探究活动的主题:牛顿第二定律发现的过程.
探究过程:
步 骤 学生活动 教师指导 目的
1 到图书馆、上网查阅有关牛顿发现牛顿第二定律的书籍 介绍相关书籍 1.让学生更多地了解物理规律的来之不易
2.培养学生的思考能力
2 根据查阅的资料,确定文章主题和内容 解答学生提出的具体问题
3 相互交流活动的感受 对优秀文章进行点评
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4.物理教案信息