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

第四章 运动和力的关系 第3节 牛顿第二定律 【学习目标】 1、能准确表述牛顿第二定律的内容。 2、理解牛顿第二定律 3、会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题。 赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得 较大的速度，也就是说，赛车的加速度大。物体 的加速度a与它所受的作用F以及自身的质量m之 间存在什么样的定量关系呢？通过上节的探究实 验，你找到了吗？ 【新课引入】 上节课的实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比 大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律： 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。 F∝ ma 1.内容： 2.表达式: F＝kma 一、牛顿第二定律 其中k是比例系数 F指的是物体所受的合力 取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？ 思考与讨论 3.力的单位 F＝kma 当k=1时，质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度， 则这个力 F ＝ ma ＝ 1 kg·m/s2 如果我们把这个力叫做“一个单位”的力的话，力F的单位就是千克米每二次方秒。后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示。 1 N = 1 kg·m/s2 在质量的单位取千克(kg)，加速度的单位取米每二次方秒(m/s2)，力的单位取牛顿(N) 时，牛顿第二定律可以表述为： F＝ma 4.表达式变化为： F合=ma 二、对牛顿第二定律的理解 1.对表达式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：指的是物体所受的合力。 (3)“＝”的含义：不仅表示左右两边数值相等，也表示方向相同，即物体加速度的方向与它所受合力的方向相同。 2.牛顿第二定律的五个性质 (1)因果性：力是使物体产生加速度的原因，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：合力与加速度是瞬时对应关系，同时产生、同时变化、同时消失。 二、对牛顿第二定律的理解 2.牛顿第二定律的五个性质 (4)同体性： F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的。 (5)独立性：作用在物体上的每一个力都产生加速度，而物体的实际加速度是这些加速度的矢量和。 二、对牛顿第二定律的理解 3.加速度两种表达式的比较 大小 方向 与v、∆v大小无关 由∆v/∆t决定 与F合成正比 与m成反比 与∆v方向一致 与F合方向一致 二、对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律的简单应用 例1.在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，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。 G FN F阻 解：沿汽车运动方向建立一维坐标系 第一阶段，汽车受到的阻力做匀变速运动 v0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s ， v=0 14 例1.在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，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。 F阻 FN G F 由牛顿第二定律得： F合=F－F阻 =2000N-437N=1563N 第二阶段，汽车重新起步加速 15 例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测定列车的加速度。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。 mg F a 根据牛顿第二定律: 小球具有的加速度为： a＝g tan θ 方向水平向右 【解析】方法1：合成法 以小球为研究对象，如图做受力分析 F=mgtanθ F合=ma 方法2：正交分解法 在竖直方向有 FT cos θ ＝ mg （1） 在水平方向有 FT sin θ ＝ ma （2） 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。 两式联立，可以求得小球的加速度为： a＝g tan θ 方向水平向右 mg FT Fx a Fy 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 练习1、关于牛顿第二定律，下列说法中不正确的是（