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（粤教版2019）

第三节　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。 一、数字化实验的过程及结果分析 1．数字化实验的过程 (1)原理：利用气垫导轨和位移传感器结合，记录滑块的位移随时间变化的情况，然后由计算机软件算出各点的速度大小，作出v-t图像，分析加速度大小及变化。 (2)保持滑块的质量m不变，改变拉力F，得出多个滑块的速度随时间变化的关系图像。 (3)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得出滑块的速度随时间变化的关系图像。 2．结果分析 (1)当保持物体的质量不变时，＝＝，即a∝F。 (2)当保持物体所受的作用力不变时，m1a1＝m2a2＝m3a3，即a∝。 二、牛顿第二定律的表述 1．内容 物体的加速度与物体所受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。 2．表达式：a＝k，其中k是比例系数。 3．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的物体获得1 m/s2的加速度的力就是1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 (3)国际单位制中牛顿第二定律的表达式：F＝ma。 (4)力F的含义：F指物体所受的合力。 牛顿第二定律表达式F＝kma是由比例式改写成的等式，此时需要加比例系数，只有比例系数是 1 时，可以省略不写。　　 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，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．如图所示为比赛中的方程式赛车，请问方程式赛车是怎样获得较大加速度的？ 提示：方程式赛车通过提高其动力和减小质量来增大其加速度。 新知学习(一)|对牛顿第二定律的理解 [任务驱动] 如图所示，小明用力拉地面上的箱子，但箱子没动，请思考： (1)根据牛顿第二定律，有力就能产生加速度，但为什么箱子一直没动呢？ (2)如果箱底光滑，当拉力作用在箱子上的瞬间，箱子是否立刻获得加速度？是否立刻获得速度？ 提示：(1)牛顿第二定律F＝ma中的力F指的是物体受的合力，尽管小明对箱子有一个拉力作用，但箱子受的合力为零，所以不能产生加速度。 (2)加速度与力之间是瞬时对应关系，有力就立刻获得加速度，但速度的获得，需要一段时间，故不能立刻获得速度。　　　　 [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受的合力方向决定，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，故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，故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，故C正确；加速度与外力同时产生，同时消失，故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