4.3 牛顿第二定律 课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系 a∝ F合 F合∝ma a∝ F合＝kma 知识回顾：由上一节实验可得 a∝ k 为比例系数 1.内容：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＝kma 作用力 质量 加速度 2.表达式 一、牛顿第二定律的表达式 蚂蚁的困惑 思考：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，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，牛顿第二定律是否错了？ 咦，我用了力，咋没有加速度呢？ 砖头在水平方向除了受到向右的推力F，还受到水平向左的静摩擦力f 若推力F小于最大静摩擦力时， F与 f相平衡，木箱合外力为0，加速度为0 推力F 静摩擦力f 理解：在实验探究时，F原本就是物体所受的合外力 θ N θ F合 3.说明：F＝kma 中的 F 指的是物体所受的合力 质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平力F 时产生加速度为a1(a1> 0) ，当水平力为2F 时，加速度a2，关于a1 与a2 的关系正确的是（ ） 解析：关键要考虑摩擦力f A. a2 ＝2a1 B. a2＜2a1　C. a2＞2a1 D. a1＝a2　 C 由 身手小试 思考与讨论 取质量的单位是千克(kg)，加速度的单位是米每二次方秒(m/s2)，根据牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？ 牛顿第二定律的表达式F＝kma中，k的数值取决于F、m、a所选取的单位.若选择合适的单位使k＝1，则可使上式最为简单．如果F、m、a的单位均己被确定，则k的数值就不能任意选择． 现在的情况是m，a的单位已被确定，在国际单位制中它们的单位分别是kg、m/s2，而F的单位尚未确定．于是根据牛顿第二定律，规定国际单位制中力的单位“牛顿”为：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N＝1kg·m/s2.从而，k＝1，牛顿第二定律的表达式就简化为F＝ma. 1N＝1kg·m/s2 1.力的单位 2.牛顿第二定律的表达式 F＝ma 思考：若质量的单位用克，加速度的单位用厘米每二次方秒，力的单位仍是牛顿（1N＝1kg·m/s2），牛顿第二定律表达式中的系数k还是1吗？ 若质量的单位用克，加速度的单位用厘米每二次方秒，1N=1kg·m/s2=105g·cm/s2， 牛顿第二定律表达式中的系数k是105 二、力的单位 在牛顿第二定律F=kma中，有关比例系数k的下列说法，正确的是 ( ) A．在任何情况下k都等于１ B． k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的 C． k的数值是由质量、加速度和力的单位决定的 D．在国际单位制中，k=1 CD 身手小试 1.对 的理解 在确定的力作用下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量，所以质量是惯性大小的唯一量度。 (1)同体性： a 、F、m对应于同一物体 思考：牛顿第二定律内容中前半句话的“物体”是指同一个物体还是不同的物体? 2.对F=ma的理解： 三、对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律内容中后半句话： 加速度的方向跟作用力的方向相同。 F A 光滑水平面 F和a都是矢量， 牛顿第二定律F=ma是一个矢量式， 它反映了加速度方向始终跟合力方向相同。 (2)矢量性：a与F 的方向总是相同 F A 光滑水平面 思考：物体受到拉力F之前静止 ，物体受到拉力F之后做什么运动? 撤去拉力F后，物体做什么运动? F增大、减小时，a怎样? 物体的加速度随合力的变化而变化， 存在瞬时对应的关系. (3)同时（瞬时）性： a与F是瞬时对应关系——a与F总是同生同灭同变化 F A 光滑水平面 物体还受哪几个力? G N G与N分别产生加速度吗? 作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，与物体是否受其他力无关。 合力的加速度即是这些加速度的矢量和。 (4)独立性：每个力各自独立地能使物体产生一个加速度 (4)独立性：每个力各自独立地使物体产生一个加速度 (2)矢量性：a与F 的方向总是相同 (3)同时（瞬时）性：a与F总是同生同灭同变化 (5)因果性：m是内因、F是外因；a由F、m共同决定 (6)相对性：惯性参照系 (地面系) (7)统一性：统一用国际制的单位 (1)同体性：F、m、a对应于同一物体 小结：对F=ma的理解 牛顿第一定律 1、定性定义了力的概念 2、定义了惯性的概念 3、定义了惯性系的概念 4、定性力和运动的关系 牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的。 牛顿第一定律是研究力学的出发点，是不能用牛顿第二定律代替的，也即不是牛顿第二定律的特例。 问题：由F=ma知F=0则