【高中物理】牛頓第二定律同步課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

新課導(dǎo)入牛頓第二定律知識(shí)回顧

上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)表明，小車(chē)的加速度a跟它所受的作用力成正比，與它的質(zhì)量m成反比。這一結(jié)論是否具有普適性？科研人員做實(shí)驗(yàn)時(shí)都要對(duì)偏差進(jìn)行定量分析，以確認(rèn)偏差和實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系多次實(shí)驗(yàn)，大膽猜想

如果我們多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線，而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)又都十分接近原點(diǎn)，如圖甲。圖甲（實(shí)際）猜想圖乙（猜想）似乎有其一致性多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論似乎指明實(shí)際規(guī)律確實(shí)如此反復(fù)驗(yàn)證，探索真理

到此為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時(shí)，這樣的結(jié)論才能成為“定律”。物體的加速度a與它所受的作用力F以及自身的質(zhì)量m之間存在什么樣的定量關(guān)系呢01牛頓第二定律

大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都可以得出與上節(jié)課實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)論，由此可以總結(jié)出一般性的規(guī)律：

物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。這就是牛頓第二定律（Newton’ssecondlaw）。02牛頓第二定律的表達(dá)式m一定：a∝

FF∝ma

F一定：a∝m1a∝mFF=kma

k為比例系數(shù)牛頓第二定律還明確了加速度和力的方向關(guān)系。如何確定比例系數(shù)k的大小？比例系數(shù)k應(yīng)該如何取值?力的單位又該如何規(guī)定?

01力的單位F＝kma中k的數(shù)值取決于F、m、a的單位的選取。當(dāng)k=1時(shí)，質(zhì)量m=1kg的物體，在某力作用下獲得a=1m/s2的加速度所需要的力：F=ma=1kg×1m/s2=1kg·m/s2把1kg·m/s2

叫做“一個(gè)單位”的力力F的單位就是千克米每二次方秒后人為了紀(jì)念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號(hào)N表示.02力的單位使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N。1N＝1kg·m/s2F＝ma

在質(zhì)量的單位取千克（kg），加速度的單位取米每二次方秒（m/s2），力的單位取牛頓（N）時(shí)，牛頓第二定律可以表述為：該表達(dá)式的物理量都有什么物理意義呢？想一想推力摩擦力從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是無(wú)論怎樣用力都推不動(dòng)箱子，這和牛頓第二定律是不是矛盾？咦，

F＝ma，你的加速度去哪了？這里的F指的是合力01牛頓第二定律的性質(zhì)3.矢量性：F=ma是一個(gè)矢量式，a與F的方向總是相同;4.瞬時(shí)性（同時(shí)性）：

a與F同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失。加速度與力一樣可以突變，而速度是無(wú)法突變的;5.獨(dú)立性：每個(gè)力各自獨(dú)立地能使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度，與物體是否受其他力無(wú)關(guān)。力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵循牛頓第二定律，即：Fx=max；Fy=may2.同體性：

a、F、m對(duì)應(yīng)于同一物體;

1.因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因，合外力不為零時(shí)一定有加速度；獨(dú)立性aF1F2F合aF1F2F合a2a1作用在物體上的每一個(gè)力都各自產(chǎn)生加速度，與其他力無(wú)關(guān);而物體實(shí)際的加速度a是每個(gè)力的加速度的矢量和，F(xiàn)應(yīng)為物體受到的合外力。02牛頓第一定律和牛頓第二定律的對(duì)比(1)牛頓第一定律指出了力是產(chǎn)生加速度的原因，從而完善了力的內(nèi)涵，同時(shí)指出一切物體都有慣性。給人們研究a、F、m的定量關(guān)系指明了方向。(2)有了牛頓第二定律，就能更進(jìn)一步理解：描述物體慣性的物理量是質(zhì)量的含義，即在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的因素是物體的質(zhì)量。（3）牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，定量給出了a、F、m的定量關(guān)系。03求加速度的幾種方式的區(qū)別大小方向與v、?v大小無(wú)關(guān)由兩者的比值決定與F合成正比與m成反比與?v方向一致與F合方向一致定義式?jīng)Q定式例題1在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車(chē)在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過(guò)70s停了下來(lái)，汽車(chē)受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車(chē)過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力不變.汽車(chē)重新加速時(shí)的受力情況汽車(chē)減速時(shí)受力情況GFNF阻F阻FFNG例題1由牛頓第二定律得：【解析】沿汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸第一階段，汽車(chē)受到的阻力做勻變速運(yùn)動(dòng)v0=100km/h=27.8m/s，t=70s，

v=0F合=F－F阻

=2000N-437N=1563NGFNF阻第二階段，汽車(chē)重新起步加速F阻FFNG例題2某同學(xué)在列車(chē)車(chē)廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車(chē)以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過(guò)程中，細(xì)線就會(huì)偏過(guò)一定角度并相對(duì)車(chē)廂保持靜止，通過(guò)測(cè)定偏角的大小就能測(cè)定列車(chē)的加速度。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的夾角為

，求列車(chē)的加速度。mgFTFa【解析】方法1：合成法以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖.則F=mgtanθ由牛頓第二定律得：方向水平向右例題2方法2：正交分解法在豎直方向有在水平方向有小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立直角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。兩式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為：

a＝gtanθ

方向水平向右mgFTFxaFy03總結(jié)歸納：解題步驟2.分析受力情況

畫(huà)受力分析圖求合外力求a3.運(yùn)動(dòng)情況的分析選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式4.根據(jù)牛頓第二定律F合

＝ma

列方程求解橋梁：加速度a1.選擇研究對(duì)象04解決兩類(lèi)基本問(wèn)題的方法以加速度為“橋梁”，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下圖所示：

在宇宙空間，所有物體處于完全失重的情況。天平、臺(tái)秤無(wú)法使用。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)你知道怎樣測(cè)宇航員的質(zhì)量嗎？F=ma，已知力F，并測(cè)出加速度a，就可以算出物體的質(zhì)量m

——?jiǎng)恿W(xué)方法測(cè)質(zhì)量05科學(xué)漫步思路和步驟1．求解瞬時(shí)加速度的一般思路(1)分析瞬時(shí)變化前、后物體的受力情況；(2)根據(jù)牛頓第二定律列方程；(3)求瞬時(shí)加速度。思路和步驟3.彈簧、橡皮繩模型的特點(diǎn)（力不可以突變）(1)．當(dāng)彈簧、橡皮繩的兩端與物體相連時(shí)，由于物體具有慣性，彈簧、橡皮繩的形變量不會(huì)瞬間發(fā)生突變。(2)．在求解瞬時(shí)加速度的問(wèn)題中，其彈力的大小可認(rèn)為是不變的，即彈簧或橡皮繩的彈力不發(fā)生突變。答案：BC彈力不能瞬間改變的情形3．[彈簧連接]

如圖所示，在水平面上有一小物體P，P與水平面間的

動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.8，P用一水平輕質(zhì)彈簧與左側(cè)墻壁連在一起，

P在一斜向上的拉力F作用下靜止，F(xiàn)與水平方向間的夾角θ＝53°，并且P對(duì)水平面無(wú)壓力。已知重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力。則撤去F瞬間P的加速度大小為

(

)A．0 B．2.5m/s2C．12.5m/s2 D．無(wú)法確定解析：撤去F之前，由平衡知識(shí)可知，F(xiàn)彈tan53°＝mg，解得F彈＝0.75mg；撤去F的瞬間，彈簧彈力不變，因最大靜摩擦力為fm＝μmg＝0.8mg，可知物體不動(dòng)，加速度為零，A正確