物理人教版高中必修一（2019年新編）-4-3《牛頓第二定律》（課件）

4.3牛頓第二定律高中物理

/人教版（2019）/必修一/第四章學(xué)習(xí)目標(biāo)01040203知道國際單位制中力的單位是怎樣定義的知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義認(rèn)識(shí)掌握牛頓第二定律的性質(zhì)能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單的動(dòng)力學(xué)問題2能利用牛頓第二定律解決繩（線）、彈簧（橡皮筋）類模型問題053新知探究內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。表達(dá)式：比例式為F＝kma，式中k是比例系數(shù)，選取有一定的任意性。在國際單位制中k＝1，牛頓第二定律的表達(dá)式為F＝ma牛頓第二定律4新知探究力的國際單位：牛頓，簡稱牛，符號(hào)為N1N的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫1N，即1N＝1kg·m/s2力的單位1.關(guān)于牛頓第二定律，以下說法正確的是：（）A．物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與物體所受合力的方向一致B．牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma說明F與a成正比C．由牛頓第二定律知，合外力大的物體的加速度一定大D．F＝kma,式中的k在國際單位制中一定等于1課堂練習(xí)5D課堂練習(xí)6【答案】D【解析】如果物體做減速運(yùn)動(dòng)，則v與F反向，A錯(cuò)誤；牛頓第二定律說明a與F成正比，不能說F與a成正比，這樣違背了F與a的因果關(guān)系，B錯(cuò)誤；不同物體間，加速度還與物體質(zhì)量有關(guān)，C錯(cuò)誤。7新知探究對(duì)牛頓第二定律的理解(1)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a為物體的實(shí)際加速度；若F是某一個(gè)力，加速度a為該力產(chǎn)生的加速度(2)a＝

是加速度的決定式，它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素(3)F、m、a三個(gè)物理量的單位都為國際單位制時(shí)，才有公式F＝kma中k＝1，即F＝ma8新知探究牛頓第二定律的性質(zhì)性質(zhì)理解因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度矢量性F＝ma是一個(gè)矢量式．物體的加速度方向由它受到的合力方向決定，且總與合力的方向相同瞬時(shí)性加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失9新知探究牛頓第二定律的性質(zhì)性質(zhì)理解同體性F＝ma中F、m、a都是對(duì)同一物體而言的獨(dú)立性作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度是相對(duì)于慣性參考系而言的，即牛頓第二定律只適用于慣性參考系10新知探究牛頓第二定律三個(gè)不能

（1）不能認(rèn)為先有力，后有加速度：物體的加速度和合外力是同時(shí)產(chǎn)生的，不分先后（2）不能認(rèn)為質(zhì)量與力成正比，與加速度成反比。物體的質(zhì)量m是由自身決定的，與物體所受的合外力和運(yùn)動(dòng)的加速度無關(guān)（3）不能認(rèn)為作用力與m和a成正比，物體所受合外力的大小是由物體的受力情況決定的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)11新知探究兩個(gè)加速度公式的區(qū)別定義式它給出了測量物體的加速度的方法決定式它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素2.（多選）關(guān)于牛頓第二定律，下列說法中正確的是()A．加速度和力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即加速度與力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失的B．物體只有受到力的作用時(shí)，才有加速度，才有速度C．任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，也總與速度的方向相同D．當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，可把物體的加速度看成是各個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的各個(gè)加速度的矢量和課堂練習(xí)12AD課堂練習(xí)13【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律的瞬時(shí)性，選項(xiàng)A正確；物體只有受到力的作用時(shí)，才有加速度，但速度有無與物體是否受力無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，但與速度的方向沒關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律的獨(dú)立性，選項(xiàng)D正確3.在光滑的水平桌面上，有一個(gè)靜止的物體，給物體施以水平作用力，在力作用到物體上的瞬間，則()A．物體同時(shí)具有加速度和速度B．物體立即獲得加速度，速度仍為零C．物體立即獲得速度，加速度仍為零D．物體的速度和加速度均為零課堂練習(xí)14B課堂練習(xí)15【答案】B【解析】由牛頓第二定律的瞬時(shí)性可知，合外力和加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，所以當(dāng)外力作用在物體上的瞬間，物體立即獲得加速度；速度與加速度的關(guān)系可表示為v＝at，可以看出，速度是加速度在時(shí)間上的積累，外力作用在物體上的瞬間t＝0，所以速度為零4.由牛頓第二定律可知，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是當(dāng)我們用一個(gè)力推桌子沒有推動(dòng)時(shí)是因?yàn)?)A．牛頓第二定律不適用于靜止的物體B．桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易覺察到C．推力小于摩擦力，加速度是負(fù)值D．推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零，物體的加速度為零，所以物體仍靜止課堂練習(xí)16D課堂練習(xí)17【答案】D【解析】牛頓第二定律中的力應(yīng)理解為物體所受的合力。用一個(gè)力推桌子沒有推動(dòng)，是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力與摩擦力的合力等于零，物體的加速度為零，所以物體仍靜止，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤18新知探究牛頓第二定律是聯(lián)系物體受力情況與物體運(yùn)動(dòng)情況的橋梁。根據(jù)牛頓第二定律，可由物體所受各力的合力，求出物體的加速度；也可由物體的加速度，求出物體所受各力的合力。牛頓第二定律的應(yīng)用19新知探究應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出受力分析圖，明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程(3)求出合力或加速度(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解牛頓第二定律的應(yīng)用20新知探究應(yīng)用牛頓第二定律的方法合成法(1)確定研究對(duì)象，畫出受力分析圖，將各個(gè)力按照力的平行四邊形定則在加速度方向上合成，直接求出合力(2)根據(jù)牛頓第二定律列式求解分解法(1)確定研究對(duì)象，畫出受力分析圖，根據(jù)力的實(shí)際效果，將某一個(gè)力分解成兩個(gè)分力(2)根據(jù)牛頓第二定律列式求解，應(yīng)用此法時(shí)要求對(duì)力的作用效果有清楚的認(rèn)識(shí)，要按照力的實(shí)際效果進(jìn)行分解21新知探究正交分解法當(dāng)物體受到多個(gè)力的作用時(shí)，利用正交分解法較為簡單，利用正交分解法需要建立直角坐標(biāo)系，建系原則是盡可能少分解矢量，因此建系有兩種情況：(1)沿加速度的方向建一坐標(biāo)軸，沿垂直加速度方向建一坐標(biāo)軸，這種方法不需要分解加速度(2)沿某特定方向建立坐標(biāo)系，這樣可能少分解力，但需要分解加速度，此時(shí)應(yīng)用：Fx＝max，F(xiàn)y＝may應(yīng)用牛頓第二定律的方法5.力F1作用在物體上產(chǎn)生的加速度a1＝3m/s2，力F2作用在該物體上產(chǎn)生的加速度a2＝4m/s2，則F1和F2同時(shí)作用在該物體上，產(chǎn)生的加速度a的大小不可能為()A．7m/s2 B．5m/s2C．1m/s2 D．8m/s2課堂練習(xí)22D課堂練習(xí)23【答案】D【解析】加速度a1、a2的方向不確定，故合加速度a的范圍為|a1－a2|≤a≤a1＋a2，即1m/s2≤a≤7m/s2，故D不可能6.如圖所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N，完全相同的彈簧測力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1kg的物塊．在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)均為10N，當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N，這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是()A．2m/s2 B．4m/s2C．6m/s2 D．8m/s2課堂練習(xí)24B課堂練習(xí)25【答案】B【解析】當(dāng)彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)變?yōu)?2N，這時(shí)物塊所受的合力為4N。由牛頓第二定律F＝ma得物塊的加速度a＝F/m＝4m/s2，故選項(xiàng)B正確26新知探究根據(jù)牛頓第二定律知，加速度與合力存在瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析物體的瞬時(shí)問題，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻前后的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度，此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立兩種“模型”27新知探究兩種“模型”“繩”或“線”類“彈簧”或“橡皮筋”類不同只能承受拉力，不能承受壓力彈簧既能承受拉力，也能承受壓力；橡皮筋只能承受拉力，不能承受壓力將繩和線看做理想化模型時(shí)，無論受力多大(在它的限度內(nèi))，繩和線的長度不變，但繩和線的張力可以發(fā)生突變由于彈簧和橡皮筋受力時(shí)，其形變較大，形變恢復(fù)需經(jīng)過一段時(shí)間，所以彈簧和橡皮筋的彈力不可以突變相同質(zhì)量和重力均可忽略不計(jì)，同一根繩、線、彈簧或橡皮筋兩端及中間各點(diǎn)的彈力大小相等28新知探究(1)分析原狀態(tài)下物體的受力情況，求出各力大小，若物體處于平衡狀態(tài)，利用平衡條件；若處于加速狀態(tài)，則利用牛頓第二定律(2)分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)，哪些力變化，哪些力不變，哪些力消失(被剪斷的繩的彈力，發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失)(3)求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力，利用牛頓第二定律，求出瞬時(shí)加速度兩種“模型”7.如圖甲、乙所示，細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球分別用固定在墻上的輕質(zhì)鉸鏈桿和輕質(zhì)彈簧支撐，平衡時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角均為53°，輕桿和輕彈簧均水平。已知重力加速度為g，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。下列結(jié)論正確的是()A.甲、乙兩種情境中，小球靜止時(shí)，細(xì)繩的拉力大小均為

mgB.甲圖所示情境中，細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度大小為

gC.乙圖所示情境中，細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度大小為

gD.甲、乙兩種情境中，細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度大小均為

g課堂練習(xí)29C課堂練習(xí)30