第四章 第3节 牛顿第二定律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第3节　牛顿第二定律 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.通过分析探究实验的数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式F＝kma，并准确表述牛顿第二定律的内容。 2．能根据1 N的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F＝kma变成F＝ma的，体会单位的产生过程。 3．从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，知道牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。 1.通过牛顿第二定律表达式的得出，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。 2．会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题。 通过解决实际问题，体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度。 [对应学生用书P103] 一、牛顿第二定律的表达式 1．实验结果 上节课实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它 ↓ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 的质量m成反比。 2．牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 (2)表达式：a∝，也可以写成等式F＝kma，其中k是比例系数。 二、力的单位 1．决定k的数值的因素：F＝kma中k的数值取决于F、m、a的单位的选取。k＝1时，质量的单位取千克(kg)，加速度的单位取米每二次方秒( m/s2)， ↓ 把能够使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 力的单位取牛顿(N)。 2．牛顿第二定律的表达式：F＝ma。 (物理与体育)“F1”赛车比赛情境如图所示，同一场比赛中，赛车完成固定长度赛道的时间越短，获得的积分越多，请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)“F1”赛车最重要的性能是牢固程度。(　　×　　) (2)“F1”赛车启动时，要获得较大的加速度，应该减小车的质量。(　　√　　) (3)表达式F＝kma，不仅表示各物理间的数量关系式，还有单位的换算关系。(　　√　　) [对应学生用书P104] 探究点一___对牛顿第二定律的理解 1．牛顿第二定律的几个性质 (1)同体性：F、m、a对应于同一研究对象。 (2)因果性：力是产生加速度的原因。 (3)矢量性：a与F的方向总是相同。 (4)瞬时性：a与F同时存在、同时变化、同时消失，存在着瞬时对应的关系。 (5)独立性：每个力独立产生一个加速度F1＝ma1、F2＝ma2，实际加速度是每个力产生的加速度的矢量和，即分力产生分加速度，合力产生合加速度。 2．力和运动的关系 (1)F合一定，a一定，物体做匀变速运动； (2)F合变化，a变化，物体做变加速运动； (3)F合＝0，a＝0，物体静止或做匀速直线运动。 【例1】 (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，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比 B．由m＝可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的加速度成反比 C．由a＝可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比 D．由m＝可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出 CD　解析：a＝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，但物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力求出，A、B错误，C、D正确。 [练1] 关于牛顿第二定律，下列说法不正确的是(　　) A．牛顿第二定律的表达式F＝ma是矢量式，a与F方向始终相同 B．某一瞬间的加速度，只能由这一瞬间的外力决定，而与这一瞬间之前或之后的外力无关 C．在公式F＝ma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D．物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 D　解析：牛顿第二定律的表达式是矢量式，a与F方向始终相同，A正确；F＝ma具有瞬时性，B正确；如果F＝ma中F是合力，则a为合力产生的加速度，即各分力产生加速度的矢量和，C正确；如果物体做减速运动，则v与F反向，D错误。 探究点二___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