牛顿第二运动定律-课件ppt

2、牛顿第二定律只适用于宏观（相对于分子、原 子）、低速（远小于光速）运动的物体。
三、a的定义式和决定式：
1、定义式a=△v/ △t ,反映的是速度变化快 慢的物理量，速度变化量△v的大小由加 速度a和时间△t决定。
2、由牛顿第二定律可知a=F/m，加速度a 由物体所受合外力F和质量m决定；
(1)确定研究对象(在有多个物体存在的复杂问 题中，确定研究对象尤其显得重要)。 (2)分析研究对象的受力情况，画出受力图。 (3)选定正方向或建立直角坐标系。通常选加 速度的方向为正方向，或将加速度的方 向作 为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同 的力(或速度)取正值；与正方向相反的力(或 速度)取负值。
牛顿第二定律更一般的表述：
物体的加速度跟所受的合力成 正比，跟物体的质量成反比;加速度 的方向跟合力的方向相同.
F合 ma
思考：
1、在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中， 哪些是矢量，哪些是标量？
m 是标量，F 和 a 是矢量。
2、这两个矢量的方向关系是怎么样？
“力是产生加速度的原因”，故加速度 a 的方向和合力 F 的方向是一致的。
即物体的加速度方向由物体所受合力的方 向决定。
一、“四性”
①同体性： 是指F合、m和a都是对于“同一个物体”而言，解题时确定研
究对象和准确的受力分析是关键。
②矢量性： 物体加速度a的方向与物体所受合外力F合的方向始终相同。
③瞬时性：
牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度，物体的加速 度，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
④独立性：
作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第 二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量 和。

第三章 B 牛顿第二定律（1）
第 三 章 牛顿运动定律
B 牛顿第二定律
（新课教学)
第三章 B 牛顿第二定律（1）
提问：1、牛顿第一定律的内容是什么？ 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有
外力迫使它改变这种状态为止。
2、用什么物理量描述运动状态？ 速度v
力
运动状态的改变
哪？
2、加速度与作用力的关系 加速度与质量的关系
第三章 B 牛顿第二定律（1）
在实验中所采用的是怎样的研究方法？（对比法）控制变量法
得出结论：
a ∝F a ∝1/m
第三章 B 牛顿第二定律（1）
探究实验： 实验探究m一定时，a —F关系。
结论：m一定时，a与F成正比。即 a ∝ F
探究实验： 实验探究F一定时，a —m关系。
速度为多少?
3．一个物体受几个力的作用而处于静止状态，若保持其余几个 力不变，而 将其中一个力F1逐渐减小到零，然后又逐渐增大到
F1（方向不变），在这个过程中，物体的： A．加速度始终增大，速度始终增大 B．加速度始终减小，速度始终增大
C．加速度先增大，后减小，速度始终增大直到一定值 D．加速度和速度都是先增大后减小
如果我们令 1 N= 1 kg.m/s²
k
F ma
1k
1N g.1m/
s2
1
上式中 K=1 时 牛顿第二定律简化为 F= m a
第三章 B 牛顿第二定律（1）
3、牛顿第二定律:物体的加速度a与受到的作用 力F 成正比，与物体的质量 m成反比。
表达式 ：F = m a
注意: (1)加速度a的方向与力F的方向始终一致
第三章 B 牛顿第二定律（1）
作业：

A.匀减速运动
B.匀加速运动
C.速度逐渐减小的变加速运动
D.速度逐渐增大的变加速运动
课 堂 2、关于速度、加速度、合外力的关系下列说法正确的 练 是（ CD ） 习 A.物体的速度越大则加速度越大，所受合外力也越大
B.物体的速度为零则加速度为零，所受合外力也为零
C.物体的速度为零而加速度可能很大，所受合外力也
复习与回顾
1. 速度是描述物体运动状态的物理量；加速度是描述物体运 动状态变化快慢的物理量。 2. 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状 态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。即力是产生 加速度的原因。 3. 加速度的大小与物体受力大小有关。加速度的大小与物体的 质量大小有关。
的阻力是多大？
阻
解：(1)设汽车运动方向为正 汽车减速时G受力情况 方向,关闭发动机后,汽车水
平7有受0s牛后力顿汽如第车右二的图定加律速得度汽车a受1 到v的t阻v0力为:
v0 t
f
ma1
m v0 t
1100kg 27.8m/s 70s
437N
负号表示与运动方向相反
课本例1：某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车， 当到达100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下
F
讨论三：在上例中如果水平面不光滑，物体向右加速 运动：
（1）水平方向受哪些力的作用？
（2）这f些力会产生加速度吗？
F
（3）这些力可以合成吗？加速度呢？协力和合加速
度有何关系？
物体实际的加速度a就是每
由此可以得出什么结论？ 个力的加速度的矢量和
针对训练
1、放在光滑水平面上的物体，在水平拉
力作用下由静止开始运动，如果力F逐渐

也是本章的重点和中心内容。
1.5单元结构分析
教学背景
运动和力的关系
教学目标
教学策略
教学流程
牛顿第一定律
基石
实验
牛顿第二定律
力学单
位制
牛顿运动定律的应用
核心
设计特点
板书设计
定性
了解惯性
定量
研究惯性
自然哲学的数学原理
1.5学情分析
教学背景
教学目标
教学策略
教学流程
设计特点
板书设计
知识
基础
认知
障碍
牛顿第一定律
程，充分体现物理学科对提高学生核心素养的独特作用。
2.在教学方法和手段上，综合应用现象、设问和探究
等多种方法，并辅以多媒体等手段；由生活现象到规律总
结，再到生活应用的整个教学逻辑顺序，贯穿本节课堂教
学。
3.在学法指导上，让学生尝试自主分析概括，得出结
论；使学生在获取知识的过程中，领会物理学方法，受
到科学思维方法训练以及探索精神等科学素养的教育。
物理量是质量，此处采用了比值定义的思想，可不作出赘述，但可以构建部分情景
让学生加以感受
1.4教材分析
教学背景
教学目标
教学策略
教学流程
设计特点
板书设计
牛顿第二定律是在实验的基础上建立起来的重要规律，也是动力学
的核心内容，当然，牛顿第一定律是整个经典物理学的基石。牛顿
第二定律是牛顿第一定律的延续，是整个动力学理论的核心规律，
力
质量
影响牛顿第二定律逻辑严密的最大障碍
5.3设计特点
科学前辈们有限的实验事实
教学背景
教学目标
教学策略

公式解决有关问题。
作者编号：43002
新课讲解
1
从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，
再通过运动学的规律确定物体的运动情况。
受力情况决定运动情况
a
F合
F
m
a
运动学
公式
运动情况
(v，x，t ？)
Fx = max
F = ma
Fy = may
作者编号：43002
玩滑梯是小孩子非常喜欢的活动，
在欢乐的笑声中，培养了他们勇敢
的品质。小孩沿着滑梯从顶端滑到
底端的速度与哪些因素有关？
作者编号：43002
学习目标
1、能结合物体的运动情况进行受力分析。
2、知道动力学的两类问题，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。
3、掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学
Ff （图 4.5-3）。设冰壶的质量为 m ，以冰壶运动方向为正方向建立
一维坐标系，滑动摩擦力 Ff 的方向与运动方向相反，则
Ff ＝ － µ1FN ＝ － µ1mg
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
Ff
1mg
a1
1 g 0.02 10 m / s 2
m
m
加速度为负值，方向跟 x 轴正方向相反
v102 ＝ v02 ＋ 2a1x10
冰壶后一段运动的加速度为
a2 ＝－ µ2 g ＝－ 0.02×0.9×10 m/s2 ＝－ 0.18 m/s2
滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由 v2－v102＝2a2 x2 ，v＝0，得
v102
v02 2a1 x10
x2

0.15
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1
/(kg
1)
二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式
运动和力的定量关系
通过上节课的实验，我们可以总结出一般规律：物体的加速度的大小跟它
受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力方向相同。
FT
这表明，FT 与 mg 的合力方向水平向右，且
θ
O
F
F＝mg tan θ
G
根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为

a＝ ＝g tan θ

图 4.3-5
二、知识讲解——力的单位
方法二 小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平
衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力 FT 分解为
质量，例如一个小型航天器的质量，需要进行哪些测量，测量数据应该怎样处
理？方法要尽可能简单、可行。
二、知识讲解——力的单位
科学漫步
1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。
实验时，用双子星号宇宙飞船 m1 去接触正在轨道上运行的火箭组 m2（后者的
发动机已熄火）。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共
消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度为 v0＝100 km/h＝27.8 m/s ，末速
度为零，滑行时间 t＝70 s 。
0−0
0
根据匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为 a1＝
＝－


二、知识讲解——力的单位

请做出作出速度时间图象（小组讨论）
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F/N 3
2
1
0
1
2
t/s 34
3 v(m/s)
2 1
瞬时性
0 1 2 3 4 t(s)
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D.加速度先减小后增大
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有人说， 在 F=ma 中令F=0，则a=0， 也就是说， 牛顿第一定律是牛顿第二定律的 特殊情况。 你怎么评价这种说法？
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k是多少？
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F、m、a中哪些是矢量？ 它们的方向有什么关系
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矢量性
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思考与讨论
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题点2 接触物体脱离的临界极值问题 [例2] (2023·山东青岛模拟)(多选)如图所示，质量均 为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上保持静止，现用恒 力F向上拉B。已知F＝mg，当地重力加速度为g，弹簧始 终处于弹性限度内。下列说法正确的有( )
A．A、B 分离前二者共同做匀加速运动 B．拉力 F 刚作用瞬间 A、B 之间的作用力为12mg C．两物体分离时弹簧的弹力大小为 mg D．两物体分离后 B 做匀加速运动 [答案] BC [解析] 根据题意可知，A、B分离前一起向上做加速运动，由于 弹簧弹力变化，则整体受到的合力变化，加速度变化，做非匀加速运 动，故A错误；
剪断AB间绳子瞬间，对AC整体进行受力分析有F弹＋mg－mg＝ 2ma，F弹＝mg，解得C的加速度为a＝0.5g，方向竖直向下，故B正确；
剪断 CD 间轻质弹簧瞬间，轻质弹簧弹力突变为 0，对 A、B、C 进行整体受力分析有 2mg－mg＝3ma′，解得 A 的加速度为 a′＝13g，方 向竖直向下，故 C 错误；
两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑块 P 的加速度为 aP1＝ －T0－m μmg＝－2μg，此刻滑块 Q 所受的合外力不变，加速度仍为 0，滑 块 P 做减速运动，故 PQ 间距离减小，轻质弹簧的伸长量变小，轻质弹簧 弹力变小，根据牛顿第二定律可知 P 减速的加速度减小，滑块 Q 的合外 力增大，方向向左，做加速度增大的减速运动，故 P 加速度大小的最大值 是刚撤去拉力瞬间，aPm＝－2μg，Q 加速度大小的最大值为弹簧恢复原长 时，－μmg＝maQm，解得 aQm＝－μg，A 正确，B 错误；
根据图像的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛 v－t图像
顿第二定律求解合外力 首先要根据具体的物理情境，对物体进行受力分析，然 后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根 F－a图像 据函数关系式结合图像，明确图像的斜率、截距或转折 点的意义，从而由图像给出的信息求出未知量

由表达式知，a与质量无关，A对．
图1
思路点拨 (1)物体的运动情况由物体的初速度和所受 的合外力决定． (2)物体有最大速度的条件：加速运动到加速度等于零． (3)只要加速度的方向与运动方向一致，不管加速度是 增大还是减小，物体的速度都增大；只要加速度的方 向与运动方向相反，不管加速度是增大还是减小，物 体的速度都减小．
解析 小球的加速度大小决定于小球受到的合外 力．从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增 大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增 大．当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球 所受弹力和重力大小相等时速度最大． 答案 CD
二、牛顿第二定律的简单应用
典例 2 如图 2 所示，位于水平地面
上的质量为 m 的小木块，在大小为
F、方向与水平方向成 α 角的拉力作
用下沿地面加速运动．若木块与地面
图2
之间的动摩擦因数为 μ，则木块的加速度为( )
F A.m
Fcos α－μmg
C.
m
思维导图
Fcos α B. m
Fcos α－μ(mg－Fsin α)
合力无关，C 错；速度的变化量的大小与物体所受
合力的大小无关，D 错．
5．一质量为m＝1 kg的物体在水平
恒力F作用下水平运动，1 s末
撤去恒力F，其v－t图象如图
6所示，则恒力F和物体所受
阻力f的大小是
( BD )
图6
A．F＝8 N
B．F＝9 N
C．f＝2 N
D．f＝3 N
解析 撤去恒力F后，物体在阻力作用下运动，由
1 kg·m/s.2
5．比例系数 k 的含义：根据 F＝kma，取不同的单位， k 的数值不一样，在国际单位制中 k＝1 .由此可知， 在应用公式 F＝ma 进行计算时，F、m、a 的单位 必须统一为 国际单位制中相应的单位．

F 光滑水平面
三、对牛顿第二定律的理解
物理
力是物体产生加速度的因素，力与加速度 含有以下性质：
1、同向性 a与F合的方向相似。
2、瞬时性 a与F合同时产生，同时消失。
3、同体性 a=F合/m中的各物理量都是属于
同一物体的。 思考：1、传球时，篮球离开手后的瞬间，力、
加速度、速度的方向是如何的？ 2、竖直上抛一物体，物体上升与下降时 力、加速度、速度的方向是如何的？
g 9.8N / kg与g 9.8m / s2 是一致的
F合=kma
国际制单位 k=1
F合=ma
物理
1、在牛顿第二定律F=kma中，有关比例 系数k的下列说法，对的的是： C D
Ａ：在任何状况下k都等于１； Ｂ：k的数值是由质量、加速度和力的大 小决定的； Ｃ：k的数值是由质量、加速度和力的单 位决定的； Ｄ：在国际单位制中，k=1．
过70s停下来，汽车受到的阻力?重新起步加速
时牵引力为2 000 N，产生的加速度应?(假定试
车过程中汽车受到的阻力不变)
分析
FN
FN
F阻
F阻
F
G 汽车减速时受力情况
G 汽车重新加速时的受力情况
解： 物理
物体在减速过程中：V0=100km／h＝27.8 m／s， V=0，t=70s 根据a＝(v-vo)/t 得a1＝ －0.397 m／s2方向向后 则F阻＝ma1＝－437N．方向与速度方向相反。
4.3 牛顿第二定律
物理
思 考并阅 读 物理
❖物体的质量一定时，加速度与力成正比； ❖物体所受的力一定时，加速度与质量成反比。
问题：当物体所受的力和物体的质量都发生 变化时，物体的加速度与其所受的力、质量之间 存在如何的关系呢？