4.3 牛顿第二定律 教学课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

年 级：高一 学 科：物理（人教版） 学 校：河南省济源第一中学 第3节 牛顿第二定律 高中物理 悟理导图 INSPIRED MIND MAP 高中物理 “探究加速度与力、质量关系”实验结论： 体验与思考 高中物理 体验与思考 在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，即 a∝F； 在拉力一定时，物体加速度的大小跟它的质量成反比，即a∝。 F=kma 力的单位：“牛顿”的定义，使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力就是1N，即1N=1kg·m/s2；所以k=1。 高中物理 知识点 牛顿第二定律 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；加速度的方向和作用力的方向相同。 牛顿 1643-1727 F=ma 高中物理 想一想 从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎样解释这个现象？ 高中物理 这不矛盾： 高中物理 性质 理解 同体性 F 、 m 、 a 都是对同一物体而言的 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 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到的合力方向决定，且总与合力的方向相同 牛顿第二定律的五个性质 高中物理 ★用牛顿第二定律解释：阻力对物体下落的影响？ ★用牛顿第二定律解释：物体向上抛出，考虑空气阻力的影响，那么物体上升的时间和下降的时间一样吗？ 高中物理 例题 1在平直路面上，质量为1100 kg的汽车在进行研发测试，当速度达到100 km/h 时取消动力，经过70 s停了下来。 （1）汽车受到的阻力是多少？ （2）重新起步加速时牵引力为2000 N，产生的加速度是多少？（假定试车过程中汽车受到的阻力不变） 高中物理 [师]：下面我们通过两道例题来理解牛顿第二定律。 首先我们来分析例题1。 解 （1）以汽车为研究对象。取消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度v0＝100 km/h＝27.8 m/s，末速度为0，滑行时间t＝70 s。 根据速度与时间关系式 根据牛顿第二定律 汽车受到的阻力是437 N，方向与运动方向相反。 FN G F牵 F阻 （2）重新起步后，汽车所受的合力为： 方向与车的运动方向相同。 高中物理 例题 2某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度a。 高中物理 读题。 解 方法1 选择小球为研究对象。设小球的质量为m，小球在竖直面内受到重力mg、绳的拉力FT。在这两个力的作用下，小球产生水平方向的加速度a。 O F G FT θ FT与mg的合力方向水平向右， F＝mg tanθ 根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为 高中物理 列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以小球的加速度与列车的加速度相同，沿水平方向。 选择小球作为研究对象，通过研究小球的受力，求出小球的加速度，从而获得列车的加速度。 选择小球为研究对象。设小球的质量为m，小球在竖直面内受到重力mg、绳的拉力FT。在这两个力的作用下，小球产生水平方向的加速度a。这表明，FT与mg的合力方向水平向右，且F=mgtanθ,根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为a=gtanθ. 解得: a= g tan θ， 列车的加速度与小球相同，大小为g tan θ ，方向水平向右。 方法2 竖直方向： FT cos θ－mg＝0 （1） 水平方向： FT sin θ＝ma （2） x y O FT Fy Fx G θ 高中物理 也可以用正交分解法来分析这个问题。小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立如右图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解为水平方向的Fx和竖直方 向的Fy。在竖直方向：FT cos θ－mg＝0 （1）；在水平方向有：FT sin θ＝ma （2） 联立（1）、（2）式，解得：a＝g tan θ，方向水平向右，列车加速度与小球相同，大小为gtanθ,方向水平向右。 【评析】在这个问题中，我们根据小球的加速度方向确定了合力的方向，分别用合成法和正交分解法建立了表达式进行求解。 拓展：用动力学方法测质量 假设你现在