第4章 第3节 牛顿第二定律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第3节　牛顿第二定律 核心素养导学 物理观念 (1)能准确表述牛顿第二定律的内容。 (2)理解牛顿第二定律表达式的意义。 (3)知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 科学思维 会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。 科学探究 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。 科学态度与责任 培养分析数据、从数据获取规律的能力，能利用牛顿第二定律解决一些生活中的物理问题。 一、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．定律的表达式 (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．“牛顿(N)”的规定：把使质量为1 kg的物体产生1 m/s2 加速度所用的力规定为1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 a＝与a＝的区别：a＝是加速度的定义式，是比值法定义的物理量，a与v、Δv、Δt均无关；而a＝是加速度的决定式，加速度由其所受的合外力和质量决定。　　 二、牛顿第二定律的初步应用 1．牛顿第二定律中的“作用力”指的是合力，即F合＝ma。 2．正交分解：1.放在地上的足球和铅球，轻轻一踢，足球飞出去了，而铅球却慢慢滚出去。请对以下结论作出判断： (1)足球比铅球体积大，所以容易被踢出去。(×) (2)足球比铅球的质量小，可产生较大的加速度。(√) (3)要使铅球获得更大的速度，可以给铅球施加更大的力。(√) 2.赛车要求能在尽可能短的时间内达到最大速度，除了装备功率很大的发动机外，在设计时还要考虑选用轻型材料，这是为什么？ 提示：赛车的加速度a由赛车的牵引力F、阻力f和质量m共同决定，阻力f可看作恒定不变，牵引力F越大、质量m越小，则加速度a越大。 新知学习(一)|对牛顿第二定律的理解 [任务驱动] 如图所示，用一个力推大石头，没有推动，大石头没有产生加速度，为什么？要使大石头产生加速度应该满足什么条件？ 提示：大石头没有运动的原因是推力与摩擦力大小相等，大石头受到的合外力为0，加速度为0。要使大石头产生加速度，则应加大推力，推力大于摩擦力时，合外力不为0，才能产生加速度。　　　　 [重点释解] 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．牛顿第二定律的五个性质 性质 理　解 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 同体性 F、m、a都是对同一物体而言的 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 瞬时性 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 矢量性 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受合力方向决定，且总与合力的方向相同 3．a＝与a＝的区别 (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。 [针对训练] 1．(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是(　 ) A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比 B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 C．加速度的方向与合外力的方向一致 D．当外力停止作用时，加速度随之消失 解析：选CD　F＝ma 说明力是产生加速度的原因，但不能说F与a成正比，A错误；力是产生加速度的原因，所以当物体受到外力时，物体才有加速度，B错误；根据牛顿第二定律的矢量性，加速度的方向与合外力的方向一致，C正确；加速度与外力同时产生，同时消失，D正确。 2．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 解析：选D　加速度大的物体，所受合外力不一定大，因为物体的质量不确定，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，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，C错误，D正确。 3．(多选)关于物体的运动，下面说法中正确的是(　 ) A．物体可以做加速度减小，速度增大的运动 B．物体的加速度和合力的方向一定相同 C．物体的加速度方向取决于速度的方向 D．物体的加速度方向不变而速度方向可能发生变化 解析：选ABD　只要速度方向与加速度方向相同，物体就会做加