第四章 第三节 牛顿第二定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第三节　牛顿第二定律 【核心素养目标】 物理观念 能表述并理解牛顿第二定律的内容及表达式的意义。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。 科学态度与责任 会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，培养学生关注生活、关注实际的态度。 知识点一　对牛顿第二定律的理解 冰壶在水平冰面上运动时受到的阻力很小，当人给冰壶施加一个比较大的水平推力的瞬间，冰壶会有加速度吗？是否立刻获得速度？当水平推力再加大时，加速度会怎么变化？ 提示：冰壶会立即获得加速度，但速度的获得需要时间，故不能立即获得速度；加速度会同时变大。 1．数字化实验过程及结果分析 (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∝。 2．牛顿第二定律 (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，当物理量的单位都使用国际单位制单位时，表达式为F＝ma。 (3)力的单位“牛顿”的定义：国际上规定，使质量为1_kg的物体获得1_m/s2的加速度的力为1 N。 (4)牛顿第二定律的瞬时性：加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失。 学生用书↓第105页 1．由牛顿第二定律表达式F＝ma可知(　　) A．质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比 B．合外力F与质量m和加速度a都成正比 C．加速度的方向总跟合外力的方向一致 D．当外力停止作用时，加速度不会消失 C　[物体质量是物体的固有属性，不随外界条件的变化而变化，A错误；合外力F与质量m和加速度都无关，B错误；物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致，C正确；合外力与加速度具有同时性，则物体所受的合外力F改变时，物体的加速度a一定同时改变，D错误。] 2．(2022·揭阳揭东区高一期末)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(　　) A．加速度方向总是与速度方向一致 B．加速度a与合力F同时产生、同时变化、同时消失 C．同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大 D．物体的质量与它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比 B　[加速度的方向与合力的方向相同，与速度的方向不一定相同，故A错误；加速度与合力的关系是瞬时对应关系，a随合力的变化而变化，故B正确；速度变化大，加速度不一定大，则合力不一定大，故C错误；质量是物体的固有属性，不随合力、加速度的变化而变化，故D错误。] 3．(多选)(2022·珠海期末)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 CD　[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，但不由它们决定，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，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，故C、D正确。] 1．表达式F＝ma的理解 (1)单位统一：表达式中，F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位。 (2)F的含义：F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；F是某个力时，加速度a是该力产生的加速度。 2．牛顿第二定律的五大特性 因果性 F＝ma中，F是因，a的产生是果 同体性 F＝ma中，F、m、a都是对同一物体而言的 矢量性 F＝ma是一个矢量式，a与F的方向相同 独立性 F＝ma在不同方向可表示为Fx＝max，Fy＝may 瞬时性 F＝ma中a与F同时产生、同时变化、同时消失 知识点二　牛顿第二定律的简单应用 1．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，常用正交分解法求物体所受的合力。 2．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 学生用书↓第106页 如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角θ＝37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)。求： (1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况； (2)悬线对小球的拉力大小。 解析：