4.3 牛顿第二定律-2023-2024学年高一物理必修一同步精品讲义（人教版2019）

( 4.3 牛顿第二定律 ) ( 考点一： 牛顿第二定律 ) 一、牛顿第二定律的表达式 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，其中力F指的是物体所受的合力． 二、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的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝ 1 kg·m/s2. 3．公式F＝kma中k的取值 (1)k的数值取决于F、m、a的单位的选取． (2)在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma. ( 考点深化 ) 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． (3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制单位时，才有公式F＝kma中k＝1，即F＝ma. 2．牛顿第二定律的四个性质 (1)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． (2)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)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． (4)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． 合外力、加速度、速度的关系 1．力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果．只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度．加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比(物体质量一定时)． 2．力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角．合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动． 3．两个加速度公式的区别 a＝是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，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外力及其质量决定． ( 例题精讲 ) 1．1687年，牛顿出版了人类科学史上最伟大的著作—《自然哲学的数学原理》，牛顿提出了著名的牛顿运动学三定律和万有引力定律。下列有关牛顿运动定律的说法正确的是（　　） A．牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零情况下的特例 B．向尾部喷气使火箭加速的过程，可用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释 C．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矛盾 D．根据牛顿第二定律，运动物体的速度方向必定与其所受合力的方向相同 2．滑索是一项体育游乐项目。游客从起点利用自然落差加速向下滑行，越过绳索的最低点减速滑至终点。不考虑空气对人的作用力，如图中能正确表示游客加速下滑或减速上滑的是（　　）    A．加速下滑 B．加速下滑 C．减速上滑 D．减速上滑 3．质量为0.5kg的智能玩具车在水平面上由静止做匀加速直线运动的汽车，第1s内通过的位移是0.4米，则正确的结论有（    ） A．第1s末的速度为0.4m/s B．智能玩具车的加速度为0.8m/s2 C．第2s内通过位移为1.2m D．智能玩具车的牵引力是0.4N 4．由牛顿第二定律可知，物体的加速度与 是瞬时对应的关系，同时产生、同时消失、同时增大、同时减小，加速度的方向与方向始终相同，加速度随 的变化而同时变化。 5．雨滴大约在1. 5 km 的高空生成并从静止开始下落。试根据自由落体运动的规律计算到达地面时的速度约为 m/s（，结果保留整数）。查资料可知，落到地面的雨滴速度一般不超过8 m/s，试说明结果相差大的主要原因 。 ( 考点 二 ： 牛顿第二定律应用 ) 1．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象． (2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程． (3)求出合力或加速度． (4)根据牛顿第二定律列方程求解． 2．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外力． ①建立直角坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，Fy＝0(或Fx＝0，Fy＝ma)． ②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a.根据牛顿第二定律列方程求解． 6．