4.3 牛顿第二定律 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章 运动和力的关系 3 牛顿第二定律 导入新课 观看视频: 电动汽车与内燃机汽车的起步比拼 思考: 起步的快慢与哪些因素有关？请结合上节课所学的内容尝试解释。 交流讨论 如图所示，是实验探究中得到的加速度a与合外力F、质量m之间的关系图像，由图像可知，a与F、m之间存在怎样的对应关系？试结合牛顿第一定律加以说明。 一、牛顿第二定律的表达式 结合讨论，我们可以进一步总结出加速度a与合外力F和质量m之间的关系，请尝试推导。 一、牛顿第二定律的表达式 a∝F a∝ 1 m a∝ F m F=kma 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： （1）比例式： （2）等式：F=kma 梳理深化 一、牛顿第二定律的表达式 a∝F a∝ 1 m a∝ F m F=kma a∝ F m 3、注意： （1）定律不仅阐述了三者的数量关系，还明确了加速度方向a与力F的方向一致 （2）式中F指的是物体所受的合外力 一、牛顿第二定律的表达式 F=kma （1）初中时我们已经学过，在国际单位制中力的单位是“牛顿（N）”，它是怎么定义的？ （2）在F=kma中，常数k是多少，与什么相关？ 在早期的时候，并没有力的单位的定义。牛顿提出牛顿第二定律之后，人们根据牛顿第二定律定义了力的国际制单位，即：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1N。即1N=1kg·m/s2。所以当三者的单位均取国际制单位时，k=1。 交流讨论 二、力的单位 1、力的国际单位制单位：牛顿，符号N； “牛顿”的定义：根据牛顿第二定律，使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N=1kg·m/s2。 2、在国际单位制中k=1，牛顿第二定律的表达式为F=ma，式中F、m、a 的单位分别为N、kg、m/s2； 3、如果F、m、a的单位不取国际制单位，则k不等于1，k的值由F、m、a 的单位决定。 梳理深化 二、力的单位 巩固提升 例1、 (多选)对于牛顿第二定律的公式F=kma的比例系数k说法正确的是( 　　) A. k值是由研究对象来决定的 B. k值是由合外力来决定的 C. k值是由力、质量和加速度的单位来决定的 D. 在国际单位制中，k的数值取1 CD 二、力的单位 三、对牛顿第二定律的理解 1.从牛顿第二定律我们知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？为什么？ 交流讨论 没有矛盾，牛顿第二定律中的力指的是合外力，当我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，因为拉力和重力平衡，合力为零，根据牛顿第二定律知，加速度为零．加速度的方向与合力的方向相同。 2.有一艘万吨巨轮，受到一个很小的水平拉力，假设不考虑一切阻力，在力刚作用的瞬间，巨轮是否立即获得了加速度？是否立即获得了速度？ 力是产生加速度的原因，力与加速度具有同时性，故在力作用的瞬间，物体立即获得加速度，但由Δv＝aΔt可知，要使物体获得速度必须经过一段时间． 三、对牛顿第二定律的理解 因果性：力是使物体产生加速度的原因。 同体性：F=ma中，三个参量都是针对同一研究对象而言的。 矢量性：加速度方向由物体所受合外力方向决定，且总与合外力方向相同。 同时性：加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生、同时变化、同时消失。 独立性：作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的加速度是这些加速度的矢量和。 局限性：牛顿第二定律只适用于惯性参考系。 三、对牛顿第二定律的理解 梳理深化 — — 牛顿第二定律的几个性质 例2、下列关于力和运动关系的几种说法,正确的是 (　　) A.物体所受合力的方向,就是物体运动的方向 B.物体所受合力不为零时,其速度不可能为零 C.物体所受合力不为零,则其加速度一定不为零 D.物体所受合力变小时,物体一定做减速运动 C 三、对牛顿第二定律的理解 巩固提升 练习1、若战机从“辽宁号”航母上起飞前滑行的距离相同，牵引力相同，则(　　) A.携带弹药越多，加速度越大 B.加速度相同，与携带弹药的多少无关 C.携带弹药越多，获得的起飞速度越大 D.携带弹药越多，滑行时间越长 三、对牛顿第二定律的理解 D 四、牛顿第二定律的简单应用 行车时驾驶员及乘客必须系好安全带，以防止紧急刹车 时造成的意外伤害。请思考： （1）汽车突然刹车，要在很短的时间内停下来，会产生很大的加速度，这时如何知道安全带对人的作用力的大小呢？ （2） 汽车加速启动时，若已知座椅对驾驶员向前的推力，能否计算出 汽车的加速度？ （3）请尝试总结牛顿第二定律的应用步骤。 交流讨论 应用牛顿