Второй закон Ньютона

Слайд 1. Второй закон Ньютона

Физика, 10 класс

Как сила изменяет движение тела

Слайд 2. Главная идея закона

Ускорение тела возникает под действием силы и зависит от массы тела.

Чем больше равнодействующая сила, тем больше ускорение. Чем больше масса, тем труднее изменить движение тела.

Слайд 3. Формулировка и математическая запись

Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей силе, приложенной к телу, и обратно пропорционально его массе.

$\vec{a}=\frac{{\vec{F}}_{\text{рез}}}{m}$

или

${\vec{F}}_{\text{рез}}=m\vec{a}$

Слайд 4. Физический смысл величин

${\vec{F}}_{\text{рез}}$ — равнодействующая всех сил, Н

$m$ — масса тела, кг

$\vec{a}$ — ускорение тела, ${\text{м/с}}^2$

Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей силы

Слайд 5. Как найти равнодействующую силу

Сначала нужно изобразить все силы, действующие на тело. Затем сложить их как векторы.

Если силы направлены вдоль одной прямой:

$F_{\text{рез}}=F_1+F_2$ — при одинаковом направлении;

$F_{\text{рез}}=F_1-F_2$ — при противоположных направлениях.

Слайд 6. Единицы измерения и преобразования

$1\text{Н}=1\text{кг}\cdot {\text{м/с}}^2$

Основная единица — килограмм: $m$ измеряется в кг

Основная единица — метр на секунду в квадрате: ${\text{м/с}}^2$

$[F]=[m][a]=\text{кг}\cdot {\text{м/с}}^2$

Слайд 7. Схема решения задачи по второму закону Ньютона

Слайд 8. Частный случай: движение по прямой

Если все силы и ускорение направлены вдоль одной оси, векторную запись можно заменить алгебраической:

$F_{\text{рез},x}=m{a}_x$

Знаки сил выбирают относительно положительного направления оси. Сила, направленная против оси, записывается со знаком «минус».

Слайд 9. Пример: разгон тележки

На тележку массой $m=2\text{кг}$ действует равнодействующая сила $F_{\text{рез}}=6\text{Н}$. Найдём ускорение:

$a=\frac{F_{\text{рез}}}{m}=\frac{6\text{Н}}{2\text{кг}}=3{\text{м/с}}^2$.

Ответ: тележка движется с ускорением $3{\text{м/с}}^2$ в направлении равнодействующей силы.

Проверка: $2\text{кг}\cdot 3{\text{м/с}}^2=6\text{Н}$.

Слайд 10. «Сила — причина ускорения, а не самого движения»

— Ключевая идея второго закона Ньютона

Слайд 11. Как изменится ускорение?

При постоянной массе: если $F$ увеличивается, то $a$ увеличивается пропорционально.

При постоянной силе: если $m$ увеличивается, то $a$ уменьшается.

Если $F_{\text{рез}}=0$, то $a=0$: тело покоится или движется равномерно.

Слайд 12. Связь со вторым законом Ньютона в задачах

1. Определите тело, движение которого исследуется.

2. Найдите все силы: тяжести, реакции опоры, трения, натяжения и другие.

3. Выберите оси координат.

4. Запишите проекции закона: $\sum F_x=m{a}_x$, $\sum F_y=m{a}_y$.

5. Решите уравнение и укажите единицы ответа.

Слайд 13. Задание для самопроверки

На тело массой 5 кг действует сила $20\text{Н}$, направленная вправо, и сила $8\text{Н}$, направленная влево.

Определите:

— равнодействующую силу;

— модуль ускорения;

— направление ускорения.

Запишите решение через формулу $F_{\text{рез}}=ma$.

Слайд 14. Главные выводы

Второй закон Ньютона связывает силу, массу и ускорение: ${\vec{F}}_{\text{рез}}=m\vec{a}$

Равнодействующая сила — векторная сумма всех сил.

Ускорение направлено так же, как равнодействующая сила.

При увеличении силы ускорение увеличивается, а при увеличении массы уменьшается.

Для решения задач полезно строить схему сил и записывать проекции закона на оси.

Слайд 15. Спасибо за внимание!