第四節(jié) 牛頓第二定律
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學 習 目 標
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知 識 脈 絡
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1.了解數(shù)據(jù)采集器在探究牛頓第二定律實驗中的作用.
2.知道力的國際單位“牛頓”的意義,了解1 N的意義.
3.了解慣性的概念,會用慣性知識解釋有關現(xiàn)象.(重點)4.會用牛頓第二定律的公式處理力與運動的問題.(重點、難點)
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一、數(shù)字化實驗的過程及結果分析
1.數(shù)據(jù)采集器:數(shù)據(jù)采集器可以通過各種不同的傳感器,將各種物理量轉換成電信號記錄在計算機中,由于采樣率足夠高,每秒可以達到20萬次,因而能記錄下物理量的瞬間變化.
2.位置傳感器:記錄物體運動過程中位置隨時間的變化情況.然后由計算機軟件算出各點的速度大小,并作出速度—時間圖象.
3.結果分析
(1)保持滑塊的質量m不變、改變拉力F,得到滑塊在不同拉力下的速度—時間圖象,分別求出各速度—時間圖象的加速度a,研究a與F的關系.
(2)保持拉力F不變,改變滑塊的質量m,得到滑塊在不同質量下的速度—時間圖象,分別求出各速度—時間圖象的加速度a,研究a與m的關系.
二、牛頓第二定律及其數(shù)學表示
1.牛頓第二定律:物體的加速度跟所受合外力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.
2.國際上規(guī)定,質量為1 kg的物體獲得1_m/s2的加速度時,所受的合外力為1 N.
3.在國際單位制中,公式a=k中的比例系數(shù)k為1,因此,牛頓第二定律的數(shù)學表達式為F=ma.所以應用公式F=ma進行計算時,F、m、a的單位必須統(tǒng)一為國際單位.
1.思考判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)數(shù)據(jù)采集器由于采樣率高,因而誤差較小. (√)
(2)保持m不變,改變力F,作出圖象可得a與成正比. (×)
(3)保持F不變,改變質量m,作出圖象可得a與成正比. (√)
(4)在任何情況下,物體的加速度方向始終與它所受的合外力方向一致. (√)
(5)在F=kma中的比例系數(shù)k在國際單位制中才等于1. (√)
2.(多選)下列對牛頓第二定律的表達式F=ma及其變形公式的理解,正確的是( )
A.由F=ma可知,物體所受的合力與物體的質量成正比,與物體的加速度成反比
B.由m=可知,物體的質量與其所受的合力成正比,與其運動的加速度成反比
C.由a=可知,物體的加速度與其所受的合力成正比,與其質量成反比
D.由m=可知,物體的質量可以通過測量它的加速度和它所受的合力而求出
CD [牛頓第二定律的表達式F=ma表明了各物理量之間的數(shù)量關系,即已知兩個量,可求第三個量,但物體的質量由物體本身決定,與受力無關;作用在物體上的合力,是由和它相互作用的物體共同產(chǎn)生的,與物體的質量和加速度無關,故排除選項A、B,選項C、D正確.]