第四章 第3节 牛顿第二定律-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第3节　牛顿第二定律 1．知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义。 2．知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3．能应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。 1．物理观念：牛顿第二定律、单位“牛顿”的意义。 2．科学思维：在熟悉的情景中利用牛顿第二定律进行分析推理。 3．科学探究：加速度与力、质量的关系。 4．科学态度与责任：利用牛顿第二定律对综合性物理问题进行分析推理，获得结论并解释。　　　　　　　　　　　　　　　 　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：F＝kma，式中k是比例系数，F指的是物体所受的合力。 3．物理意义：牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。 4．力的单位 (1)在F＝kma中，k的数值取决于F、m、a的单位的选取。 (2)在国际单位制中k＝1，牛顿第二定律的数学表达式为F＝ma，式中F、m、a的单位分别为N、kg、m/s2。 (3)国际单位：力的单位是牛顿，简称牛，符号N。 (4)1 N的定义：将使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力规定为1 N，即1 N＝1_kg·m/s2。 　牛顿第二定律的初步应用 1．在实际中物体往往同时受到几个力的作用，因此牛顿第二定律中的“作用力”指的是合力，公式表述为F合＝ma。 2．如果作用在物体上的各个分力在一平面内，在此平面内建立直角坐标系，分别求各分力在x、y方向的合力Fx合、Fy合，则牛顿第二定律可写成Fx合＝max，Fy合＝may。 3．牛顿第二定律说明：只有受到的合力不为零时，物体才具有加速度；力恒定不变，加速度也恒定不变；力随着时间改变，加速度也随着时间改变；在某一时刻，力停止作用，加速度随即消失，物体由于惯性将保持该时刻的运动状态不再改变。 [课前小练] 1．判断下列说法是否正确。 (1)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。(×) (2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取。(×) (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。(×) (5)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N。(√) 2．如图所示，汽车里有一水平放置的硅胶魔力贴，魔力贴上放置一质量为m的小花瓶。若汽车在水平公路向前做匀加速直线运动，则以下说法正确的是(　　) A．小花瓶所受合力为零 B．若汽车突然刹车，小花瓶会受到水平向前的摩擦力 C．若汽车突然加速，小花瓶会受到水平向前的摩擦力 D．魔力贴对小花瓶的作用力为mg 解析：C　小花瓶也做匀加速直线运动，所受合力不为零，合力的方向与运动方向相同，A错误；若汽车突然刹车，小花瓶和汽车一起做减速，加速度向后，会受到水平向后的摩擦力，B错误；若汽车突然加速，小花瓶和汽车一起加速，加速度向前，会受到水平向前的摩擦力，C正确；魔力贴对小花瓶的作用力为摩擦力和支持力的合力，支持力等于mg，则魔力贴对小花瓶的作用力大于mg，D错误。故选C。 　对牛顿第二定律的理解 [思考探究] 你了解赛车吗？如图所示，有一辆方程式赛车，车身结构一般采用碳纤维等材料进行轻量化设计，比一般小汽车的质量小得多，而且还安装了功率很大的发动机，可以在4～5 s的时间内从静止加速到100 km/h。你知道为什么要使赛车具备质量小、功率大两个特点吗？ 提示：赛车的质量小，赛车的运动状态容易改变；功率大，可以为赛车提供较大的动力。因此，这两大特点可以使赛车提速非常快(加速度大)。 [思维深化] 1．对牛顿第二定律的理解 (1)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个力，加速度a为该力产生的加速度。 (2)a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 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 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 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 同体性 F＝ma中，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 3.两个加速度公式的区别：a＝是加速度的定义式，是用比值定义法定义物理量，a与v、Δv、Δt均无关；a＝是加速度的决定式，加速度由物体受到的合力和物体的质量决定。 　(多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(　　) A．在公式F＝ma中，若F为合力，则a等于作用