高中物理 4.3 牛顿第二定律课件 新人教版必修1

【学习目标】 1.通过上节实验,能得出并准确描述牛顿第二定律. 2.理解力的单位的由来,理解关系式F=kma是如何变成F=ma的. 3.能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律,理解为什么说牛顿第 二定律是连接运动学和力学的桥梁. 4.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题.初步体会牛顿第二定律在认识 自然规律过程中的有效性和价值.
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探寻基本知识·树立物理观念
知识点一 牛顿第二定律
【情境导学】 1.静止在光滑水平面上的重物,受到一个很小的水平推力,在力刚开始作用 的瞬间,重物是否立即获得加速度,是否立即有了速度,为什么? 答案:是,否.力是产生加速度的原因,力与加速度具有同时性,故在力作用的 瞬间,物体立即获得加速度,但由Δv=aΔt可知,要使物体获得速度必须经过 一段时间. 2.用力去推水平地面上的大石块,却没有推动,是否说明这个力没有产生加 速度? 答案:否.当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速 度,但物体表现出来的加速度却只有一个,即各个力产生加速度的矢量和,石 块没被推动说明石块的合加速度为零,并不是这个力没产生加速度.
知识点二 力的单位
【情境导学】 在应用公式F=ma进行计算时,若F的单位用牛顿(N),m的单位用克(g)是否 可以? 答案:不可以.公式中的各量必须用国际单位.若不然,公式中的比例系数 就不再等于1.
【知识梳理】 1.单位:国际单位制中是 牛顿 ,符号是N. 2.1 N的物理意义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,称为1 N, 即1 N= 1 kg·m/s2 . 3.比例系数k的意义:k的数值由F,m,a三个物理量的单位共同决定,若三量 都取国际单位,则k=1,牛顿第二定律的表达式可写作F= ma . 【思考判断】 1.若力、质量、加速度三个物理量都取国际单位,则公式F=kma的k就等于 1.( √ ) 2.1 N的力可以使质量为1 kg的物体,产生1 m/s2的加速度.( √ )

2．合外力、加速度、速度的关系 (1)合外力与加速度的关系
合外力 与
合外力方向决 定加速度方向
→a与F方向总相同
加速度
合外力大小决 定加速度大小
→a与F大小成正比
(2)合外力与速度的关系 合力与速度同向时，物体做加速运动，反之减速。
(3)力与运动的关系
物体受 力作用
→
运动状 态变化
—
物体速 度变化
思考辨析
『判一判』
(1)由牛顿第二定律可知，加速度大的物体所受的合外力一定大。
()
×
(2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定小。 ( × )
(3)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一
致。
(√)
(4)在国际单位制中，公式F＝kma中，k＝1。
(√)
(5)两单位N/kg和m/s2是等价的。
探究 情景导入
瞬时加速度问题
如图所示，用手向下压弹簧玩偶的头部，若人向下压 的力为F，弹簧玩偶的头部质量为m，人手突然撤离时， 弹簧玩偶头部的加速度为多大？
提示：人手向下压时，弹簧玩偶的头部受三个力作用：手向下的压 力 F、重力 mg 和弹簧的弹力 FN，三力作用下弹簧玩偶头部处于平衡状 态，所以 FN＝mg＋F，当人手离开的瞬间，弹力和重力不变，所以弹簧 玩偶头部的加速度为 a＝FN－mmg＝mF。
提示：设计赛车时要有大的加速度，一方面需要有强大动力的发动 机，另一方面在保障安全的前提下减小赛车的质量。
要点提炼
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
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 因果性
有加速度 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决 矢量性 定，且总与合力的方向相同

是”)实验定律.
即学即用
(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解正确的是( )
A.由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速
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，与其运动的加速度
成反比
C.由a＝mF 可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比 D.由m＝ F 可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外
解析 物体离开气球，只受重力作用，所以加速度为g，A错误，B正确； 脱落瞬间由于惯性仍具有向上的速度，C错误，D正确.
二、牛顿第二定律的简单应用
例2 如图所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物 体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平 方 向 做 匀 加 速 直 线 运 动 ， 求 物 体 加 速 度 的 大 小 .(g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
(4)独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足 F＝ma，每个
力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度，
故牛顿第二定律可表示为FFxy＝ ＝mmaaxy .
针对训练 (多选)一物体随气球匀速上升，某时刻物体从气球上脱落，则 物体离开气球的瞬间(不计空气阻力)( BD ) A.物体的加速度为零 B.物体的加速度为g C.物体立即向下运动 D.物体仍具有向上的速度
力求出 a
解析 a＝F/m是加速度的决定式，a与F成正比，与m成反比；F＝ma说
明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比；质量是
物体的固有属性，与F、a皆无关.

从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可 以使物体产生加速度。可是我们用力推一个 很重的物体时却推不动它，这跟牛顿第二定 律有无矛盾？应该怎样解释这个现象？
一个物体，质量是4㎏，受到互成120 角 的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小 都是20N，这个物体的加速度是多少？
平行四边形法 F1 0 F1 正交分解法 y F1
牛顿第二定律
牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用 力成正比，跟物体的质量成反比，加速度 的方向跟作用力的方向相同
F合 ＝ma
合外力 质量 加速度
对牛顿第二定律的理解
F、m、a 是对于同一个物体而言的 F 和a 同时产生、同时消失、同时变化 a 的方向与F 的方向一定相同 物体上每个力各自独立地使物体产生一个 加速度，并且与其它力无关
o
a1

0 F2
F
a
0
x
a2
F2
F2
1、一个静止在水平地面上的物体质量 为2kg，在6.2N的水平拉力作用下沿水 平地面向右运动。物体与地面间的摩 擦因数是0.2。求物体在４秒末的速度 和４秒内的位移？
4.4 8.8
某质量为1000kg的汽车在平直路面上试车， 当达到72km/h的速度时关闭发动机，经过 20s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起 步加速时牵引力为3000N，产生的加速度应为 多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
3g 0
如果将悬挂 A 球的细线剪断， 此时 A 和 B 两球的瞬时加 速度分别是 aA＝________，aB＝________.
图5
物体沿着位于同一竖直圆上的所有光 滑弦由静止下滑，请证明到达圆周最 低点时间均相等，且为 t＝2 R ． g
练习 把一个2kg的小球以20m/s的初速度竖 直上抛，上升的最大高度为16m，空气阻力大 小不变，求小球落回抛出点的时间？