物理必修1人教版 4.3 牛顿第二定律(共38张PPT)

1、内容：物体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的方向相同。
a F a 1
a F m
Fkma
m
2、表达式：
（1）比例式：a
3、理解：
F m
（2）等式：F=kma
4.3 牛顿第二定律
二、牛顿第二定律
1、内容：物体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的方向相同。
4.3 牛顿第二定律 【探究活动3】一辆小车正在水平向右匀加速直线运 动，小车顶上悬挂着与小车相对静止的一个小球，则 小球受到的合力是什么方向？
静止时的小车和小球
4.3 牛顿第二定律 【探究活动4】在光滑斜面上匀加速下滑的物体受到 的合力方向是哪个方向？
θ
4.3 牛顿第二定律 三、力的单位
4.3 牛顿第二定律
匀加速运动恰能使斜面上的物体相对斜面静止，这时
候斜面的加速度应该有多大？ y
FNy
FN
F θ
FNx
x
Gθ
Fy合 FNy-mg0 a F N xF N s3 i0 n m3 g 0 sgin t3 0 a n 3 g
Fx合 FNx ma
m m m3 0 c os 3
4.3 牛顿第二定律
你能总结出应用牛顿第二定律求加速度的步骤吗？
4.3 牛顿第二定律 二、牛顿第二定律
【探究活动1】从牛顿第二定律我们知道，无论怎样小的力都 可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子， 却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？
FN
G
4.3 牛顿第二定律
二、牛顿第二定律
【探究活动1】从牛顿第二定律我们知道，无论怎样小的力都 可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子， 却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？

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m一定：aF 练习2.一静止木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数 为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱， 求经过t秒时木箱的速度。
N
水平方向：Fcos －f=ma
f
F1=FCos
Fy 0
F2=FSin
竖直方向：N－G－Fsinθ=0
Hale Waihona Puke GFf=µN Vt=V0+at=at
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m一定：aF 例3.从牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物 体产生加速度，可是，蚂蚁用力却推不动放在水平面上 的一块砖，这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？ 答：这与牛顿第二定律不矛盾。 牛顿第二定律的内容是物体所受到的合外力与加速度的 关系。 蚂蚁的推力与砖块受到摩擦力的合力为零故没有推动砖 块。
m一定：aF 3、独立性:作用在物体上的每个力都将独立地产生各自 的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，合力的加 速度即是这些加速度的矢量和． 4、F可以突变，a可以突变，但v不能突变。
5、
是定义式、度量式；
a v 是决定式。
t
6、不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为0
时的特例。
F＝kma
a F m
3
m一定：aF？F＝kma 假如你是科学家，你能否想个办法把K消掉 把能够使质量是1kg的物体产生1m/s2 的加速度的这 么大的力定义为1N，即 1牛=1千克·米/秒2
可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使 k=1，上式简化成：
F=ma
4
一.牛顿第二定律
m一定：aF 内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体
9
分析(1)
m一定：aF 汽车减速时受力情况 F阻（水平方向的合力）=? m =1000kg 已知

＝100 km/h＝27.8 m/s，末速度为0，滑行时间t＝70 s。
根据速度与时间关系式
0 v0
v0
a1＝
＝
t
t
根据牛顿第二定律
mv0
1100kg 27.8m / s
F阻＝ma1＝
＝
＝ 437N
t
70s
汽车受到的阻力是437 N，方向与运动方向相反。
（2）重新起步后，汽车所受的合力为：
这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎
样解释这个现象？
高中物理
这不矛盾：
高中物理
牛顿第二定律的五个性质
性质
理解
同体性
F 、 m 、 a 都是对同一物体而言的
因果性
力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0，物体就具有加
速度
独立性
作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速度是这些
加速度的矢量和
悟理导图
INSPIRED MIND MAP
体验与思考
“探究加速度与力、质量关系”实验结论：
体验与思考
在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，
即 a∝F；
在拉力一定时，物体加速度的大小跟它的质量成反比，
即a∝

。

F=kma
力的单位：“牛顿”的定义，使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速高中物理OGF
方法2
竖直方向：
FT cos θ－mg＝0 （1）
水平方向：
FT sin θ＝ma
FT
Fy
θ
（2）
解得: a= g tan θ，
列车的加速度与小球相同，大小
为g tan θ ，方向水平向右。

二、牛顿第二定律与力的单位
为了使 F = kma 简单一些，取 k =1 ， 则： F = ma
研究表明： 使质量 m = 1 kg 的物体产生 a = 1 m/s2 的加速度所需要的
力
由F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2
把 1 kg·m/s2 叫做 一个单位的力
规定：物理学中把使质量m=1kg的物体，获得1m/s2 的加速度的力为
质量为M = 4kg，现用水平拉力F = 10N拉A，试求A未滑出B之前，A、
B的加速度分别是多少？（g = 10m/s2）
FN
以B为研究对象，则其受力如图所示.
在竖直方向：FN=F压A+Mg，
F压A=FNB=mg Ff平面=μ2FN
Ff平面
A
B
FfA
F压A
Mg
解得： Ff平面=18N， FfA=4N， Ff平面>FfA，所以B静止，即加速度为0.
B的加速度分别是多少？（g = 10m/s2）
解：以A为研究对象，则其受力如图所示. 在水平方向，由牛顿第二定律：F-FfB=ma 在竖直方向：FNB=mg FfB=μ1FNB 解得：a=3N
FNB
FfB A F B mg
课堂练习4.如图，质量为m= 2kg的物块A放置在水平木板B上，A与B
间的动摩擦因数μ1 = 0.2，B与水平面间的动摩擦因数为μ2 = 0.3，B的
4.3牛顿第二定律
学习目标
1．理解牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义．(重点＋难点) 2．知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的． 3．会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题．(重点＋难点)
复习回固
物体的运动状态改变怎么描述？ 物体运动状态的改变就是指速度发生了变 化，即物体产生加速度。

弹力能突变
（形变量微小） 恢复需要时间短
五、瞬时性问题 3.基本思路
①分析原状态下物体受力 ➢ 列方程（平衡；F=ma）
②分析当状态变化瞬间，哪些力变化，哪些力不变
剪断细绳、剪断弹簧、抽出木板、撤去某力等 ③分析状态变化瞬间的F合，利用F合=ma求瞬时a
【例】(多选)甲、乙二个小球均处于静止状态,甲、乙间通过轻
③瞬时性：a与F合对应同一时刻,同时产生、变化、消失。 ④同体性：F=ma中，F、m和a对应同一物体（同一系统）。
物体受到的每一个力都产生加速度，且彼此 ⑤独立性：独立互不影响。
物体的实际加速度是这些加速度的矢量和。
2.加速度二个公式的比较
决定式 a F
大小： a F, a 1
m
m 方向： a与F合方向一致
2.牛顿的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的 加速度的力叫1N。
3.国际单位制中，牛顿第二定律的表达式 F ma 注：①利用牛二 F ma 计算时，统一为国际单位
②a一般以地面为参考系 ③F一般指合力
三、对牛顿第二定律的理解 1.五个性质 ①因果性：F是产生a的原因。
②矢量性：F=ma是矢量式，应用时应先规定正方向。 a与F合的方向相同
为2m、m,重力加速度为g,将甲与乙间的弹簧剪断瞬间,二个小球
的加速度大小为( BC )
A.a甲＝1.5g C.a乙＝g
B.a甲＝0 D.a乙＝0
➢ 合成法 （适用于二力）
利用 F合 ma ，由a的方向确定F合
的方向，以F合为对角线做平行四 边形
【例】某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球， 在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏 过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大 小就能确定列车的加速度在某次测定中，悬线与竖直 方向的夹角为θ，求列车的加速度。

4、应用
1、根据牛顿第二定律，即使再小的力也 可以产生加速度，那么我们用一个较小的 力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这 和牛顿第二定律是不是矛盾?
不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力．
2、牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？
牛顿牛第顿一第定一律定律说明维持物体的速度不需要力， 1改、变定物性定体义的了速力度的才概需念要2力、定。义牛了顿惯第性一的定概律念 定义 3了建、力 立定， 的义了而 ，惯牛如性顿果系第 我的二 们概定 不念律 知4是 道、定在 物性力 体力的 在和定不运义受动的力的基情关系础况上下 牛是顿怎第样二的定运律动状态，要研究物体在力的作用下 是是在怎力么的运定动义的的基，础显上然建是立不的可。能的，所以牛顿第 牛第一二顿二定定第定律律一 律代是定 代替研律 替的究是 的研 ，，力究也也学力即即的学不不出的是是发出牛牛点发顿顿，点第，二第是是定二不不律定能能 的律用用 特的牛牛 例特顿顿。例第。
长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上 照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大 之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已， 理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭 而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策， 吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐 其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与 行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不 越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋 交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担 为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地 载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立 川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧 进者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学 次的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁 要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。 久的一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一 看他贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知， 幸福的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世 若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便 明灯，可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太 了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目 受不了的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服 ，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人当人；在人之下，要把自己当人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待阳光，人就会从卑 封存梦想去拥抱蓝天。成功需要成本，时间也是一种成本，对时间的珍惜就是对成本的节约。人只要不失去方向，就不会失去自己。过去的习惯，决定今天的你，所 决定你今天的一败涂地。让我记起容易，但让我忘记我怕我是做不到。不要跟一个人和他议论同一个圈子里的人，不管你认为他有多可靠。想象困难做出的反应，不 ，而是面对它们，同它们打交道，以一种进取的和明智的方式同它们奋斗。他不爱你，你为他挡一百颗子弹也没用。坐在电脑前，不知道做什么，却又不想关掉它。 ，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾。发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能 志，并把研究继续下去。我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有 ，人类的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而 意志的出现不是对愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动 幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。意志若 如何，它都帮助了暴力。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。意志坚强，只有刚强的人，才有神圣的意志，凡是战斗的人，才能取得胜利。卓越的人的一 和艰难的遭遇里百折不挠。疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。能够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出 硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。

§4.3 牛顿第二定律
《运动和力的关系》
复习与回顾
实验：探究加速度与力、质量的关系
控制变量法
加速度与力的关系
a
加速度与质量的关系
a
F
a∝ F
1
m
a∝
1 m
一、牛顿第二定律的表达式
1、内容：物体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的方向相同。
2、力的单位
F ＝k ma
【解析】虽然 F＝ma 表示牛顿第二定律，但 F 与 a 无关，因 a 是由 m 和 F 共同决定的，即 a∝F 且 a 与 F 同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；
m a 与 F 的方向永远相同。综上所述，可知选项 A、B 错误，C、D 正确。 【答案】CD
二.对牛顿第二定律的理解
2、第二定律的性质 （1）因果性：F合 是 a 产生的原因 （2）矢量性：a 与 F合 的方向相同
437N
负号表示与运动方向相反
第二阶段，汽车重新起步加速,汽车水平受力如右
F合=F－F阻 =2 000N-437N=1 563N
FN
F阻
F
由牛顿第二定律得：a2
F合 m
1563 m/s2 1100
1.42m/s2
G
加速度方向与汽车运动方向相同
用牛顿第二定律解题的一般步骤
1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析 3.求出合力；(力的合成法；正交分解法)
同时消失的 B. 物体只有受到力的作用时,才有加速度,才有速度 C. 任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,也总与速度的方向相
同 D. 当物体受到几个力的作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作

2、当物体所受合外力与初速度不平行时，物体做变 速曲线运动。如果合外力是恒力，则物体做匀变速曲 线运动（如平抛）。
8
三、单位制
选定几个物理量作为基本物理量，它们的单位 规定为基本单位，那么根据物理公式可以导出 其它物理量的单位，这些称之为导出单位，基 本单位和导出单位一起组成了单位制。
国际单位制中的基本单位中学里学到的有：米、 千克、秒、摩尔、开、安培。
3
一、牛顿第二定律
（4）独立性：
一个物体可以同时受几个力作用，每一个力都使物 体产生一个效果，如同其它力不存在一样，这就是 力的独立作用原理。力可以合成和分解，效果也可 以合成和分解，其运算法则遵循平行四边形定则。 为此，合力与合效果对应，分力与其分效果对应， 某方向的合力与这一方向的合效果对应。对物体的 运动往往看到的是合效果，在研究具体问题时，可 根据受力特点求合力，让合效果与合力对应；也可 将效果分解，让它与某一方向上的分力对应。
4.3 牛顿第二定律
1
一、牛顿第二定律
内容：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，
跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方
向相同，即F=ma。 理解要点：
（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系。 对牛顿第二定律的数学表达式F合=ma，F合是力， ma 是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作 是力。
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四、基本应用
1．利用牛顿运动定律进行受力分析
例1、质量为m的人，站在自动扶梯上，已知鞋底 与扶梯地面间的摩擦系数为μ，扶梯与水平面的 倾角是θ。当人随扶梯以加速度a一起上升时，人 受到的摩擦力及扶梯地面对人的支持力各为多大？
a θ
N f
G
ay
a
ax
10

则： F = ma
现考察： 使质量 m = 1 kg 的物体
产生 a = 1 m/s2 的加速度
所需要的力
由 F = ma = 1 kg×1m/s2
= 1 kg·m/s2
把 1 kg·m/s2 叫做 一个单位的力
定义：1 牛顿 = 1 千克·米/秒2 1 N = 1 kg·m/s2
牛顿第二定律一般表述
对于牛顿第二定律表达式F = ma及其变形形式的说 法中正确的是 （ ）
A．由F = ma 可知，物体受到的合外力与物体的质 量成正比，与其加速度成反比
B．由m = F/a可知，物体的质量与其所受合外力成 正比，与其加速度成反比
C．由a = F/m可知，物体的加速度与其所受合外力 成正比，与其加速度成反比
质量一定时，加速度与合外力成正比
a ∝F
合外力一定时，加速度与物体的质量成反比
a ∝ —m1
牛顿第二定律
定律内容：
物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量 成反比。加速度的方向与合外力的方向一致．
数学表达式：
a
F m
或
F ma
写成等式形式： F = kma
牛顿第二定律与力的单位
为了使 F = kma 简单一些，取 k =1
是不受力作用的
D．水平飞向球门的足球撞击到门框上后，反向飞
回，是由于足球与门框撞击时受到门框的作用
力，这个力使足球产生了与运动方向相反的加
速度，而改变了运动方向
同时性
物体的加速度a与F只有因果关系，而没有先 后之分，即有加作用在物体上物体就会产生 加速度，F变化，a将同时发生变化（包括大 小和方向）
C．a′ = 2a
D．a′ ＞2a

Ff＝macos θ
解法二：建立如图乙所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向 ，竖直向上为y轴正方向)。由于人的加速度方向是沿扶梯向上 的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个 加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量ax＝acos θ，y轴方 向的加速度分量ay＝asin θ，根据牛顿第二定律有 x轴方向：Ff＝max；y轴方向：F N－mg＝may 解得：F N＝mg＋masin θ，Ff＝macos θ。 答案：mg＋masin θ macos θ
正比于
a∝F a ∝ m1
a∝
F m
F ∝ma
F ＝kma
k 为比例系数
2、数学表达式：F=kma
当各物理量均选国际单位时，k = 1
使质量是1 kg的物体产生1m/s2加速度的力 人为规定 :1 N = 1 kg·m/s2
上式简化成：F=ma
7
对牛顿第二定律的理解
1．牛顿第二定律的六个特性
同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的
①a＝ΔΔvt 是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这 是物理上用比值定义物理量的方法。
②a＝mF是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响 物体加速度的因素。
注意：物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对
应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一
定与合外力的方向相同。
三、小结：今天，我们一起学习了这首诗，理请了诗人由现实到回忆，再到现实的抒情结构，体会诗人起伏跌宕的感情旋律。三十年
代末的上海，一位著名诗物人见体到了的艾加青，速曾激度动是的说相，德对国有于莱惯茵河性，法参国考有塞系那河而，言埃及的有尼，罗即河，牛那么顿，第我可二以骄定傲律的说，中国