第5章 第3节 牛顿第二运动定律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（鲁科版）

第3节　牛顿第二运动定律 学习目标 课标解读 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义。 2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3.认识国际单位制在物理学中的意义,知道国际单位制中的力学单位。 4.能应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。 1.通过力的单位、牛顿第二定律的学习体会物理观念的生成过程。 2.运用牛顿第二定律对实例分析,体会科学思维在解决生活中物理问题的作用。 3.认识到由实验探究归纳总结物理规律是物理学科学探究的重要方法。 4.初步培养用牛顿第二定律来探索自然规律的科学态度。 一、牛顿第二运动定律及其意义 1.牛顿第二定律 物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比,与物体的质量成反比,加速度方向与合外力的方向相同。 2.牛顿第二定律表达式 (1)比例式:F=kma,式中k是比例常数,F是物体所受的合外力。 (2)国际单位制中:F=ma。 3.单位“牛顿(N)”的规定 使质量为1 kg的物体产生 1 m/s2的加速度所用的力为1 kg·m/s2。后人为了纪念牛顿,将kg·m/s2称为牛顿,简称牛,用符号N表示。即1 N=1 kg·m/s2。  4.牛顿第二定律的意义 (1)表明了力与加速度总是同时出现,同时消失;力不变则加速度也不变,力随时间改变,加速度也随时间改变。 (2)提供了获取较大加速度的方法。 二、国际单位制 1.单位制:基本单位与导出单位一起组成单位制。 2.国际单位制:1960年第11届国际计量大会制订的,国际通用的、包括一切计量领域的单位制。 3.力学中的三个基本物理量:长度、质量、时间,它们的单位为基本单位,国际单位制中依次是米(m)、千克(kg)、秒(s)。 4.导出单位:根据物理学关系式由基本量推导出的其他物理量的单位为导出单位。 1.思考判断 (1)由牛顿第二定律知,合外力大的物体的加速度一定大。(　×　) (2)物体的加速度大,说明它的质量一定小。(　×　) (3)我们用较小的力推很重的箱子,箱子不动,可见牛顿第二定律不适用于较小的力。(　×　) (4)任何情况下,物体的加速度方向一定与它所受的合外力方向相同。(　√　) (5)比例式F=kma中的k一定为1。(　×　) (6)加速度的单位N/kg和m/s2是等价的。(　√　) 2.思维探究 (1)由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以产生加速度,可是我们用力提一个很重的箱子,却提不动它,这跟牛顿第二定律矛盾吗?应该怎样解释这个现象? 答案:不矛盾。牛顿第二定律中的力指的是合外力,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它,说明箱子受力平衡,合外力为零,加速度也为零。 (2)爸爸带六岁的小明去动物园玩,在大象馆前小明突然问:“爸爸,为什么我比大象还重呢?”爸爸很纳闷,小明指着眼前的动物介绍牌说:“这上面写着亚洲象体重可达5吨,而我的体重是25千克,25可比5大啊!”爸爸笑了,你知道小明错在哪里吗? 答案:比较物理量的大小应先将各物理量的单位统一成同一单位制中的单位,小明的错误在于没有看清单位。 要点一　对牛顿第二定律的理解 质量均为m的物体A、B置于光滑水平面上。 (1)拉力FA能对B产生加速度吗? (2)向右的水平力F产生的加速度的方向向哪里?当向右的水平力F改为向左时产生的加速度方向向哪里?分析F与a的方向关系。 (3)物体受拉力F之前做什么运动?物体受拉力F之后做什么运动?撤去拉力F后物体做什么运动?说明了什么? (4)如果水平面不光滑,水平方向受到哪些力?这些力会产生加速度吗?这些力可以合成吗?加速度呢?合力跟合加速度有什么关系?说明了什么? 答案:(1)不能。F、m、a是对应同一个物体而言的——牛顿第二定律的同体性特征。 (2)水平力F向右时,它产生的加速度方向向右;F向左时,则加速度方向向左。由于加速度和力都是矢量,所以加速度的方向跟产生该加速度的力的方向相同——牛顿第二定律的矢量性特征。 (3)物体分别对应的状态为静止—加速运动—匀速运动。物体运动的加速度随合外力的变化而变化,存在着瞬时对应的关系——牛顿第二定律的瞬时性特征。 (4)如果水平面不光滑,水平方向物体受拉力F和水平面的摩擦力f。这些力会产生加速度。因为F、f的方向在同一直线上,可以合成为F合=F-f,合加速度为a合=aF-af,并且F合=ma合。物体受到几个力作用时,分力产生分加速度,合力产生合加速度——牛顿第二定律的独立性特征。 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:F是合力时,a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个力时,a是该力产生的加速度。 2.牛顿第二定律的六大特性 同体性 F、m、a都是对同一物体而言 矢量性 F=ma是一个矢量式,a与F的方