第19讲 牛顿第二定律-【帮课堂】2021-2022学年高一物理同步精品讲义（粤教2019必修第一册）

第19讲 牛顿第二定律 课程标准 课标解读 1.了解数据采集器在探究牛顿第二定律实验中的作用. 2.理解牛顿第二定律的内容和公式的确切含义. 1.知道力的国际单位“牛顿”的定义，理解1 N大小的定义. 2.会用牛顿第二定律的公式处理力与运动的问题． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01数字化实验的过程及结果分析 1．数据采集器：通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成电信号记录在计算机中． 2．位移传感器记录的实验结果 (1)保持滑块的质量m不变，改变拉力F，可得到滑块的速度－时间图像，经分析可得，物体的加速度与合外力之间的关系：a∝F. (2)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得到滑块的速度－时间图像，经分析可得，物体的加速度和质量的关系：a∝eq \f(1,m).知识点02 牛顿第二定律的表述 1．内容：物体的加速度与物体所受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同． 2．表达式：a＝keq \f(F,m)，当物理量的单位都使用国际单位制单位时，表达式为F＝ma. 3．力的单位“牛顿”的定义：国际上规定，使质量为1 kg的物体获得1 m/s2的加速度的力为1 N. 4．F、a的关系 加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生，同时变化，同时消失，这就是牛顿第二定律的瞬时性． 【知识拓展1】对牛顿第二定律的理解 (1)a＝eq \f(F,m)是加速度的决定式，该式揭示了加速度的大小取决于物体所受的合力大小及物体的质量，加速度的方向取决于物体所受的合力的方向． (2)a＝eq \f(Δv,Δt)是加速度的定义式，但加速度的大小与速度变化量及所用的时间无关． (3)公式F＝ma，单位要统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位． (4)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个分力，加速度a为该分力产生的分加速度． 【知识拓展2】牛顿第二定律的四个性质 (1)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． (2)矢量性：F＝ma是一个矢量式．物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同． (3)瞬时性：加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失． (4)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． 【即学即练1】 1．迄今为止，我国是世界上第三个拥有空间站的国家，空间站的建立为我国在科技领域展示了广阔的前景；如图为采用动力学方法测量空间站质量的原理图。已知飞船质量为3.0×103kg，其推进器的平均推力F为900N，在飞船与空间站对接后，推进器工作5s内，测出飞船与空间站的速度变化为0.05m/s，则空间站的质量为（　　） A．9.0×104kg B．8.7×104kg C．9.3×104kg D．8.0×104kg 【即学即练2】 2．如图所示，杂技演员从钢管顶端由静止开始先匀加速下滑三分之一管长，再匀减速下滑三分之二管长，滑到地面时速度恰好为零。演员匀加速下滑过程受到的摩擦力大小、加速度大小、运动时间、平均速度分别为 、 、 、 ，匀减速下滑过程受到的摩擦力大小、加速度大小、运动时间、平均速度分别为 、 、 、 ，则（　　） A． B． C． D． 可能等于 知识点03 牛顿第二定律的简单应用 1．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象． (2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程． (3)求出合力或加速度． (4)根据牛顿第二定律列方程求解． 2．应用牛顿第二定律解题的方法 (1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，物体所受合力的方向即加速度的方向． (2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体所受的合力． ①建立直角坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，Fy＝0(或Fx＝0，Fy＝ma)． ②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a.根据牛顿第二定律eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))列方程求解． 【知识拓展3】应用牛顿第二定律解题常用方法 1．合成法 当物体只受两个共点力作用而产生加速度时，根据牛顿第二定律可知，利用平行四边形定则求出的两个力的合力方向就是加速度方向．特别是两个力互相垂直或相等时，应用力的合成法比较简单． 2．分解法 (1)分解力：一般将物体受到的各个力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解，则F合x＝ma(沿加速度方向)，F合y