第5章 第3节 牛顿第二运动定律-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，鲁科版）

第3节　牛顿第二运动定律 学习目标 课标解读 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义。 2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3.认识国际单位制在物理学中的意义,知道国际单位制中的力学单位。 4.能应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。 1.通过力的单位、牛顿第二定律的学习体会物理观念的生成过程。 2.运用牛顿第二定律对实例分析,体会科学思维在解决生活中物理问题的作用。 3.认识到由实验探究归纳总结物理规律是物理学科学探究的重要方法。 4.初步培养用牛顿第二定律来探索自然规律的科学态度。 一、牛顿第二运动定律及其意义 1.牛顿第二定律的内容 物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比,与物体的质量成反比,加速度方向与合外力方向相同。 2.牛顿第二定律表达式 比例式:F=kma,式中k是比例常数,F是物体所受的合外力。 3.单位“牛顿(N)”的规定 使质量为1 kg的物体产生 1 m/s2的加速度所用的力为1 kg·m/s2。后人为了纪念牛顿,将 kg·m/s2 称为牛顿,简称牛,用符号N表示。即 1 N=1 kg·m/s2。  在公式F=kma中,力、质量、长度及时间的单位分别为牛顿(N)、千克(kg)、米(m)、秒(s)时,k=1,公式简化为F=ma。 4.牛顿第二定律的意义 (1)表明了力与加速度总是同时出现,同时消失;力不变则加速度也不变,力随时间改变,加速度也随时间改变。 (2)提供了获取较大加速度的方法。 二、国际单位制 1.单位制:基本单位与导出单位一起组成单位制。 2.国际单位制:1960年第11届国际计量大会制订的,国际通用的、包括一切计量领域的单位制。 3.力学中的三个基本物理量:长度、质量、时间,它们的单位为基本单位,国际单位制中依次是米(m)、千克(kg)、秒(s)。 4.导出单位:根据物理学关系式由基本量推导出的其他物理量的单位为导出单位。 1.思考判断 (1)由牛顿第二定律知,合外力大的物体的加速度一定大。(　×　) (2)物体的加速度大,说明它的质量一定小。(　×　) (3)任何情况下,物体的加速度方向一定与它所受的合外力方向相同。(　√　) (4)比例式F=kma中的k一定为1。(　×　) (5)加速度的单位N/kg和m/s2是等价的。(　√　) 2.思维探究 (1)由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以产生加速度,可是我们用力提一个很重的箱子,却提不动它,这跟牛顿第二定律矛盾吗?应该怎样解释这个现象? 答案:不矛盾。牛顿第二定律中的力指的是合外力,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它,说明箱子受力平衡,合外力为零,加速度也为零。 (2)爸爸带小朋友去动物园玩,在大象馆前小朋友突然问:“爸爸,为什么我比大象还重呢?”爸爸很纳闷,小朋友指着眼前的动物介绍牌说:“这上面写着亚洲象体重可达5吨,而我的体重是25千克,25可比5大啊!”爸爸笑了,你知道小朋友错在哪里吗? 答案:比较物理量的大小应先将各物理量的单位统一成同一单位制中的单位,小朋友的错误在于没有看清单位。 要点一　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:F是合力时,a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个力时,a是该力产生的加速度。 2.牛顿第二定律的六大特性 同体性 F、m、a都是对同一物体而言 矢量性 F=ma是一个矢量式, a与F的方向相同 瞬时性 a与F是瞬时对应关系,无先后之分 相对性 只适用于惯性参考系 独立性 作用在物体上的每个力 都产生各自的加速度 局限性 F=ma只适用于低速、宏观物体的运动 3.牛顿第一定律、牛顿第二定律的区别与联系 (1)区别。 ①牛顿第一定律揭示了运动与力关系的实质;牛顿第二定律确定了力与运动的关系。 ②牛顿第二定律可以用实验验证,牛顿第一定律不能用实验验证。 (2)联系。 [例1] (多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是(　BC　) A.牛顿第二定律的表达式F=ma说明F与a成正比 B.某一瞬间的加速度,只能由这一瞬间的外力决定,而与这一瞬间之前或之后的外力无关 C.在公式F=ma中,若F为合力,则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D.物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致 解析:牛顿第二定律说明a与F成正比,不能说F与a成正比,这样违背了F与a的因果关系,A错误;F与a具有同时性,B正确;如果F=ma中F是合力,则a为合力产生的加速度,即各分力产生的加速度的矢量和,C正确;如果物体做减速运动,则v与F反向,D错误。 关于牛顿第二定律理解的三大误区 (1)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,