第四章 第3节 牛顿第二定律 （Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（教科版2019）

第3节　牛顿第二定律 课程内容要求 核心素养提炼 1.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F＝kma，并准确表述牛顿第二定律的内容。 2．理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F＝kma变成F＝ma的，了解力的单位的产生过程。 3．能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。 4．会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题。 1.物理观念：树立相互作用观念和物质观念，理解加速度与力、质量间的关系。 2．科学思维：在上节实验的基础上进一步推导出牛顿第二定律的数学表达式。 3．科学探究：认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。 4．科学态度与责任：培养实验能力，分析、解决实际问题的能力。 [对应学生用书P115] 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＝ma。 3．力的单位 (1)力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N。 (2)单位“牛顿”的定义：作用在1 kg的物体上，使物体产生1 m/s2的加速度的力是“一个单位的力”，即1 N＝1_kg·m/s2。 [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)由牛顿第二定律知，合外力大的物体其加速度也一定大。(×) (2)任何情况下，物体的加速度方向一定与它所受合外力的方向相同。(√) 1．牛顿第二定律中的“作用力”指的是合力，因此公式可以表述为F合＝ma。 2．在直角坐标系中，分别求得x，y方向的合力，牛顿第二定律可表述为Fx合＝max，Fy合＝may。 [思考] 静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在拉力刚开始作用的瞬间，物体是否立即有加速度？是否立即有较大速度？ 提示　力是产生加速度的原因，力与加速度具有瞬时对应关系，故在力刚开始作用的瞬间，物体立即获得加速度；但由公式Δv＝aΔt可知，必须经过一段时间加速，物体才能获得较大速度。 [对应学生用书P115] 探究点一　对牛顿第二定律的理解 物体所受的合外力增大，其加速度是否一定增大？速度是否一定增大？ 提示　物体的加速度一定增大，速度不一定增大。 1．合外力与加速度的关系 2．力与运动的关系 3．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的，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 如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的弹簧。现对物体施加一水平恒力，在弹簧被压缩到最短的这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是(　　) A．速度增大，加速度增大 B．速度增大，加速度减小 C．速度先增大后减小，加速度先减小后增大 D．速度先增大后减小，加速度先增大后减小 [思路点拨]　加速度的变化要看物体所受合外力的变化，而速度的变化要看速度方向与加速度方向之间的关系，所以此题最好先找出物体A运动过程中的平衡位置，然后再分析平衡位置左右两侧各物理量的变化情况。 C　[力F作用在A上的开始阶段，弹簧的弹力F弹＝kx较小，合力与速度方向相同，物体速度增大，而合力(F－kx)随x增大而减小，加速度也减小；随物体A向左运动，弹力F弹＝kx大于F，合力方向与速度相反，速度减小，由kx－F＝ma知加速度a随x的增大而增大。综上所述，只有C正确。] [题后总结]　理解牛顿第二定律时的三大误区 (1)误认为先有力，后有加速度：物体的加速度和合外力是同时产生的，不分先后。 (2)误认为质量与力成正比，与加速度成反比：物体的质量m是由自身决定的，与物体所受的合外力和运动的加速度无关。 (3)误认为作用力与m和a都成正比：物体所受合外力的大小是由物体的受力情况决定的，与物体的质量和加速度无关。 [训练1]　(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是(　　) A．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 B．合力产生的加速度，可认为是作用于物体上的每个力所产生的加速度的矢量和 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，加速度随之消失 BCD　[力是产生加速度的原因，A项因果关系颠倒，故A错误；合力产生的加速度与每个分力产生的加速度的矢量和是相同的，只是矢量合成的先后差别，故B正确；a与F的方向时时刻刻都相同，故C正确；加速度与外力是瞬时对应的，外力停止作用，加速度同时消失，故D正确。] [训练2]　(多选)初始时