第四章 第三节 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（粤教版2019）

第三节　牛顿第二定律 课程内容要求 核心素养提炼 1．学会用数字化实验验证牛顿第二定律，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．能根据1 N的定义，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，体会单位的产生过程． 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，理解加速度与力和质量间的关系． 2．科学思维：在上节实验的基础上进一步探究出具体的、实用的牛顿第二定律的数学表达式，主要使用逻辑推理方法． 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：培养学生的实验能力，分析、解决实际问题的能力． 1．传统实验条件下，很难直接测出任一时刻的加速度，而通过数据采集器可以做到． 2．实验装置图 3．用计算机描绘质量相同，拉力不同时的v­t图像和拉力相同，质量不同时的v­t图像． 4．得出结论：a∝F，a∝． 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F＝ma，其中力F为物体受到的合外力． [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． 探究点一　对牛顿第二定律的理解 物体的合外力增大，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．牛顿第二运动定律的五个性质 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 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，弹簧弹力kx较小，合力与速度方向同向，物体速度增大，而合力(F－kx)随x增大而减小，加速度也减小，当F＝kx以后，随物体A向左运动，弹力kx大于F，合力方向与速度反向，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．] [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；合力产生的加速度与每个分力产生的加速度的合加速度是相同的，只是矢量合成的先后差别，故B对；a与F的方向时时刻刻都相同，故C对；加速度与外力是瞬时对应关系，外力停止作用，加速度同时消失，故D对．] 探究点二　牛顿第二定律的应用 求加速度的两种常用方法 (1)合成法：当物体仅受两个力作用处于加速状态时，首先确定研究对象，画出受力分析图，将两个力根据力的平行四边形定则合成，直接求出合力，再根据牛顿第二定律列式求加速度． (2)正交分解法：当物体受多个力作用处于加速状态时，常用正交分解法求物体所受的合力，再应用牛顿第二定律求加速度．为减少矢量的分解以简化运算，建立坐标系时，可有如下两种方法： ①分解力：通常以加速度a的方向为x轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别得x轴和y轴的合力Fx和Fy，得方程： ②分解加速度：若物体所受各力都在互相垂直的方向上，但加速度却不在这两个方向上，只需分解加速度a，得ax和ay，根据牛顿第二定律得方