牛頓第二定律課件高一上學期物理人教版

4.3牛頓第二定律4.3牛頓第二定律學習目標：一、物理觀念：1、能從合外力與加速度的同時性、矢量性等方面理解牛頓第二定律；2、知道力的單位“牛頓”的定義。二、科學思維：能運用牛頓第二定律分析和處理生產(chǎn)生活中的簡單動力學問題。思考與討論

賽車質(zhì)量小、動力大，容易在短時間內(nèi)獲得較大的速度，即賽車的加速度大。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？通過上節(jié)的探究實驗，你找到了嗎？m一定時，a∝FF一定時，a∝1/m實驗結(jié)論一、牛頓第二定律1.內(nèi)容：2.表達式：F=kma3.意義：牛頓第二定律不僅闡述了力、質(zhì)量和加速度三者的數(shù)量關(guān)系，還明確了加速度和力的方向關(guān)系。一、牛頓第二定律牛頓1643年-1727年合外力比例系數(shù)質(zhì)量加速度要是k等于1就好了

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。思考與討論

取質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是米每二次方秒（m/s2），根據(jù)上述牛頓第二定律中加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，我們應該怎樣確定力的單位？二、力的單位(1)F＝kma中k的數(shù)值取決于F、m、a的單位的選取。(2)當k=1時，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(3)把1kg·m/s2

叫做“一個單位”的力，力F的單位就是千克米每二次方秒。后人為了紀念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號N表示。1N=1kg·m/s2F合＝ma

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)

思考：

對上述表達式我們在應用時還需要注意哪些方面呢？一、牛頓第二定律的公式1N=1kg·m/s2三、對牛頓第二定律的進一步理解1.對表達式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達式中F、m、a三個物理量的單位都必須是國際單位。(2)F的含義：指的是物體所受的合力。(3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向相同，即物體加速度的方向與它所受合力的方向相同。F合＝ma性質(zhì)具體情況因果性力是產(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是一個矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定，且總與合力的方向相同瞬時性加速度與合外力是瞬時對應關(guān)系，同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失同體性F＝ma中F、m、a都是對同一物體而言的獨立性作用在物體上的每一個力都產(chǎn)生加速度，物體的實際加速度是這些加速度的矢量和相對性物體的加速度是相對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三、對牛頓第二定律的進一步理解2.牛頓第二定律的五個性質(zhì)F合＝ma注意：合力和加速度在各個方向上的分量也遵從牛頓第二定律，如Fx＝max，F(xiàn)y＝may。三、對牛頓第二定律的進一步理解3.加速度兩種表達式的比較大小方向與v、?v大小無關(guān)由?v/?t決定與F合成正比與m成反比與?v方向一致與F合方向一致立即產(chǎn)生加速度，但速度為0.認為質(zhì)量與力成正比，與加速度成反比，這種觀點是否正確？為什么？如圖所示，第十五屆珠海航展上我國一架殲擊機正大仰角沿直線爬升的情景．若戰(zhàn)機沿直線加速爬升則戰(zhàn)機所受合力方向為

；空氣對戰(zhàn)機的作用力方向可能為

；

若戰(zhàn)機沿直線勻速爬升則空氣對戰(zhàn)機的作用力方向為

；若戰(zhàn)機沿直線減速爬升則戰(zhàn)機所受合力方向為

；空氣對戰(zhàn)機的作用力方向可能為

；

F5F4F3F2F1F6F1F7F2F5F4F3四、典例突破【例題1】在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100km/h時取消動力，經(jīng)過70s停了下來，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變.【解析】以汽車為研究對象。設汽車運動方向為x軸正方向，建立坐標系。取消動力后，汽車做勻減速直線運動。初速度v0＝100km/h＝27.8m/s，末速度為0，滑行時間t＝70s。v=v0+a1t汽車受到的阻力是437N，方向與運動方向相反。FNGF阻x注意單位統(tǒng)一必要的文字說明矢量運算取正方向四、典例突破重新起步后，F(xiàn)合=F－F阻

=2000N-437N=1563N由牛頓第二定律得：F阻FFNG加速度是1.42m/s2，方向與運動方向相同?！纠}1】在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100km/h時取消動力，經(jīng)過70s停了下來，汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變.x四、典例突破mgFa【解析】方法1：合成法

以小球為研究對象，如圖做受力分析F合=mgtanθ牛頓第二定律：【例題2】某同學在列車車廂的頂部用細線懸掛一個小球，在列車以某一加速度漸漸啟動的過程中，細線就會偏過一定角度并相對車廂保持靜止，通過測定偏角的大小就能測定列車的加速度。在某次測定中，懸線與豎直方向的夾角為θ，求列車的加速度。a＝gtanθ

方向水平向右小球具有的加速度為：mgtanθ=ma四、典例突破方法2：正交分解法在豎直方向有FTcosθ＝mg（1）在水平方向有FTsinθ＝ma（2）小球在水平方向上做勻加速直線運動，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立直角坐標系。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mgFTFxaFy五、典例小結(jié)1.應用牛頓第二定律解題的步驟五、典例小結(jié)2.“求合力列方程”的兩種方法(1)合成法：首先確定研究對象，畫出受力示意圖，當物體只受兩個力作用時，利用平行四邊形定則在加速度方向上直接求出合力，再列牛頓第二定律方程求解。(2)正交分解法：當物體受多個力作用時，常用正交分解法沿加速度a的方向建立坐標軸如x軸，則有Fx=ma，F(xiàn)y=0；有些題目可以通過分解加速度從而減少分解力甚至不分解力，即Fx=max，

Fy=may。D程序內(nèi)容提取信息(1)物體受到與水平面夾角為53°的斜向上的拉力；(2)若拉力F＝100N，物體開始沿水平地面運動；(3)物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.2情境轉(zhuǎn)化選擇規(guī)律(1)在豎直方向根據(jù)平衡條件列方程；(2)在水平方向根據(jù)牛頓第二定律列方程；(3)滑動摩擦力Ff＝μFN〖2024.6選考〗2．如圖為小貓蹬地躍起騰空追蝶的情景，則()A．飛行的蝴蝶只受重力的作用

C．小貓在空中受重力和彈力的作用

D．小貓蹬地時彈力大于所受重力重力+空氣對它的作用力離開地面后由于慣性會繼續(xù)運動，此時不會受到地面彈力加速度方向向上，合力向上，故彈力大于重力D浙江高考真題練1、常見的瞬時性問題模型類別彈力表現(xiàn)形式彈力方向能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向不能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線方向不能輕桿拉力、支持力不確定能五、瞬時加速度問題1、常見的瞬時性問題模型(1)輕繩、輕桿模型不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力，剪斷(或脫離)后，形變恢復幾乎不需要時間，故認為彈力可以立即改變或消失。(2)輕彈簧、橡皮條模型的形變量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時性問題中，它們的自由端連接有物體時其彈力的大小不能突變，往往可以看成是不變的。五、瞬時加速度問題2、求解瞬時性問題的步驟1.分析瞬時變化前各物體的受力；2.判斷瞬時變化時哪些力發(fā)生突變，哪些力不變：3.分析變化后各物體的受力；4.根據(jù)牛頓第二定律求解各物體的加速度。五、瞬時加速度問題典例突破【例題1】如圖甲、乙所示，小球1、2的質(zhì)量相等，分別用輕彈簧、輕繩連接，并用細繩將小球1懸掛。則在剪斷上方細繩瞬間，下列說法正確的是（）A．圖甲中小球1的加速度a1=2g，方向豎直向下B．圖甲中小球2的加速度a2=g，方向豎直向上C．圖乙中小球1的加速度a1=g，方向豎直向下D．圖乙中小球2的加速度a2=0AC五、瞬時加速度問題典例突破【答案】AC【詳解】在剪斷繩前，根據(jù)平衡條件得知，圖甲中彈簧的彈力大小等于mg，繩對小球1的拉力為2mg。圖乙中小球1、2間繩的拉力為mg，上面繩對小球1的拉力為2mg。A．在剪斷繩的瞬間，彈簧的彈力沒有來得及變化，小球1受到重力mg和彈簧彈力mg，故小球1的加速度a1=2g，方向豎直向下，故A正確；B．圖甲中小球2的受力情況沒有變化，則小球2所受合力為零，故加速度為零，故B錯誤；CD．圖乙中在剪斷繩的瞬間，1、2球由于用繩連接，1和2與將與繩一起下落，根據(jù)牛頓第二定律，對整體研究得到，整體的加速度等于重力加速度g，則小球1、2的加速度等于g，方向豎直向下，故C正確，D錯誤。故選AC。五、瞬時加速度問題典例突破【例題2】如圖所示，天花板上懸掛一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴接質(zhì)量為m的小球A，A球通過輕桿連接質(zhì)量為2m的小球B，重力加速度為g，下列說法正確的是（