第4章 第3节 牛顿第二定律（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】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 [学习目标] 1.理解牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义(物理观念).2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的(物理观念).3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题(科学思维)． 知识点一　牛顿第二定律及其表达式 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F＝kma，其中力F指的是物体所受的合力. 知识点二　力的单位 1．力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N. 2．“牛顿”的定义：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. 3．在质量的单位取 kg，加速度的单位取 m/s2，力的单位取N时，F＝ kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma. 1．判断下列说法的正误． (1)公式F＝ kma中，各物理量的单位都为国际单位时，k＝1.(√) (2)使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N．(√) (3)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合力方向一致．(√) (4)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致．(×) 2．光滑桌面上有A、B两个物体，已知mA＝2mB.当用F＝10 N的水平力作用在A上时，能使A产生5 m/s2的加速度，当用2F的水平力作用在B上时，能使B产生的加速度为20m/s2. 考点一　对牛顿第二定律的理解 1．对表达式F＝ma的理解 (1)F的含义： ①F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度； ②F是某个分力时，加速度a是该分力产生的加速度． (2)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位必须都用国际制单位． 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所受的合力方向决定，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． 3．公式a＝与a＝的比较 (1)a＝是加速度的定义式，不能决定a的大小，a与v、Δv、Δt均无关． (2)a＝是加速度的决定式，加速度由物体受到的合力和质量共同决定． 【例题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，物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比 B．由m＝可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，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外力成正比，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到的合外力而求得 思维导引：理解F、m、a之间的相互决定关系，a由F、m共同决定． 答案　CD 解析　牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决定，选项A错误；质量是物体本身的属性，由物体本身决定，与物体是否受力无关，选项B错误；由牛顿第二定律知加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比，m可由其他两量求得，选项C、D正确． 正确理解合力与加速度的关系 1．物体所受的合力和加速度是同时产生的，不分先后，但有因果性． 2．不能根据F＝ma和m＝得出m∝F、m∝、F∝m、F∝a的结论，物体质量与物体所受的合力和运动的加速度无关，物体所受的合力与物体的质量和运动的加速度无关． 【变式1】 下列说法正确的是(　　) A．由牛顿第二定律知，加速度大的物体，所受的合外力一定大 B．物体的加速度大，说明它的质量一定小 C．任何情况下，物体的加速度大，速度变化量一定大 D．a与Δv及Δt无关，但可以用Δv和Δt的比值来计算加速度a的大小 答案　D 解析　加速度大的物体，所变合外力不一定大，因为物体的质量不确定，选项A错误；物体的加速度大，质量不一定小，因为所受合外力不确定，选项B错误；a＝只能用于计算加速度a，a与Δv和Δt无关，物体的加速度大，速度变化量Δv不一定大，因为时间Δt不确定，选项C错误，D正确． 考点二　牛顿第二定律的应用 【知识拓展】 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