第四章 第三节 牛顿第二定律-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】配套教师用书（粤教版）

第三节　牛顿第二定律 课标要点 知识结构 (1)能准确表述牛顿第二定律，并理解牛顿第二定律的概念及含义． (2)能运用牛顿第二定律解释生产、生活中的有关现象，解决有关问题． (3)初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值． (4)加深对牛顿第二定律的理解，掌握应用牛顿第二定律求解问题的基本思路和方法． 一、数字化实验的过程及结果分析 1．数据采集器 通过位移传感器，记录滑块运行过程中位移随时间的变化情况，然后由计算机算出各点的速度大小，并作出速度—时间图像． (1)保持滑块的质量m不变，改变拉力F，可得到滑块的速度随时间变化的关系图像，即速度一时间图像． (2)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得到滑块的速度随时间变化的关系图像，即速度—时间图像． 2．数据分析 由于存在实验误差，速度—时间图像中描出的线并不是严格的直线，但在实验误差允许的情况下，我们可以经过软件拟合成一条直线，由倾斜直线的斜率可以求出加速度的大小． 由实验数据知，＝＝(质量一定时)；m1a1＝m2a2＝m3a3(合外力一定时). 结论：质量m不变时，a∝F；合外力F不变时，a∝. 二、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．关系式：a＝k，F指的是物体所受的合力． 在国际单位制中，k＝1，F＝ma． 3．单位 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． (1)我们用较小的力推一个很重的箱子，箱子不动，可见牛顿第二定律不适用于较小的力．(　　) (2)加速度的方向跟作用力的方向没必然联系．(　　) (3)只要力的单位取N，F＝kma的k就等于1.(　　) (4)1 N的力可以使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度．(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 加速度与力、质量的关系 物体受力一定时，质量大的加速度小．质量一定时，受力越大，加速度越大． ⊲点睛 ⊲注意 (1)不能由m＝得出m∝F、m∝的结论，因为物体的质量与受力和加速度无关． (2)不能由F＝ma得出F∝m、F∝a的结论，因为F是物体受到的合力，与质量m和加速度a无关． 探究点一　对牛顿第二定律的理解 1．如图所示，赛车车手要想赢得比赛，除了赛车手的技术高超外，赛车本身也是赢得比赛的关键．要想使赛车启动获得较大的加速度，该如何设计赛车？为什么？ 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． 2．如图所示，用一个力推大石头，没有推动，大石头没有产生加速度，为什么？要使大石头产生加速度应该满足什么条件？ 提示：　大石头没有运动的原因是推力与摩擦力相等，大石头受到的合外力为0，加速度为0.要使大石头产生加速度，则应加大推力，推力大于摩擦力时，合外力不为0，才能产生加速度． 1．表达式F＝ma的理解 (1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位． (2)F的含义：指的是物体所受的合外力． 2．牛顿第二定律的五个性质 性质 理解 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 矢量性 F＝ma是一个矢量式，a与F的方向相同 瞬时性 F＝ma中a与F是瞬时对应关系，无先后之分 相对性 F＝ma只适用于惯性参考系 独立性 F＝ma在不同方向可表示为Fx＝max，Fy＝may 3.力与运动的关系 角度1　牛顿第二定律的理解 (多选)对牛顿第二运动定律的理解正确的是(　　) A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比 B．牛顿第二运动定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 C．加速度的方向总跟合外力的方向一致 D．当外力停止作用时，加速度随之消失 CD　[F＝ma是牛顿第二运动定律的表达式，F是物体受到的合外力，与a、m无关，m是物体的固有属性；当物体受到外力作用时，不一定产生加速度；a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向相同．综上所述，可知A、B错误，C、D正确．] 角度2　力和运动的关系 (多选)关于速度、加速度、合外力的关系，下列说法中正确的是(　　) A．不为零的合外力作用于静止物体的瞬间，物体立刻获得加速度 B．加速度方向与合外力方向总是一致的，但与速度方向可能相同，也可能不同 C．在初速度为零的匀加速直线运动中，速度、加速度与合外力方向三者总是一致的 D．合外力变小，物体的速度一定变小 ABC　[由牛顿第二定律知，合外力与加速度有瞬时对应关系，故A项正确；由a与v的关系知，a与v可能同向，也可能反向，故B项正确；在初速度为零的匀加速直线运动中，F与a同向，a与v也是同向(在匀加速直线运动中)，故三者同向，故C项