4.3 牛顿第二定律(课件)-【点石成金系列】2023-2024学年高中物理同步备课（人教版2019必修第一册）

千锤百炼 铸就精品 授课人：点石成金 授课日期：20XX年X月 培养什么人/怎样培养人/为谁培养人 4.3 牛顿第二定律 01 牛顿第二定律的表达式 02 力的单位 03 科学漫步 04 典例分析 目录/contents 导入新课 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与它所受的作用力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？ 上节课的实验表明，小车的加速度a跟它所受的作用力成正比，与它的质量m成反比。 那么，对于任何物体都是这样的吗？ 想一想 如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，如图甲。 图甲 猜想 图乙 实际规律很可能就是这样的 到此为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为“定律”。 由此看来，科学前辈们在根据有限的实验事实宣布某个定律时，既需要谨慎，也需要勇气。 推断与勇气 Part.01 牛顿第二定律的表达式 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作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律（Newton’s second law）。 m一定：a ∝ F F ∝ ma F一定：a ∝ m 1 a∝ m F F =kma k 为比例系数 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者的数量关系，还明确了加速度和力的方向关系。 k 到底有多大呢？ Part.02 力的单位 F＝kma中k的数值取决于F 、m、a的单位的选取。 当k =1时，质量 m = 1 kg 的物体，在某力作用下获得 a = 1 m/s2 的加速度所需要的力： F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2 把 1 kg·m/s2 叫做“一个单位”的力 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. 使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N。 1N＝1kg·m/s2 F＝ma 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： 来自蚂蚁的困惑： 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，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这和牛顿第二定律是不是矛盾？ 咦， F＝ma， 加速度去哪了？ 亲，这里的F指的是合力 推力F 静摩擦力f 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。 牛顿第二定律 表达式: F合 ＝ma （当各物理量均取国际单位时，k=1） 1N定义：使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫做1N。 合外力 质量 加速度 1个单位的力=1牛顿(N)=1kg·m/s2 适用范围：牛顿第二定律只适用于惯性参考系 (一般指地面)。 3. 矢量性：F=ma是一个矢量式，a与F 的方向总是相同; 4. 瞬时性（同时性）： a与F是瞬时对应关系（含大小和方向），即a与F同时产生，同时变化，同时消失。加速度与力一样可以突变，而速度是无法突变的; 5. 独立性：每个力各自独立地能使物体产生一个加速度，与物体是否受其他力无关。力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，即：Fx=max；Fy=may 2. 同体性： a 、F、m对应于同一物体; 1.因果性：力是产生加速度的原因，合外力不为零时一定有加速度； 对牛顿第二定律的理解 想一想 如图（1）所示,质量10kg的物体只受到F1=10N的力作用，该物体的加速度大小和方向是怎样的？ F1 （图1） 如图（2）所示：此物体只受到F2=10N的力作用，那其加速度大小和方向是怎样的？ F2 （图2） 若该物体同时受到这两个相互垂直的力共同作用呢，请问该物体的加速度大小和方向又是怎样的呢？ a F1 F2 F合 a F1 F2 F合 a2 a1 作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和，F应为物体受到的合外力。 独立性 (1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，从而完善了力的内涵，同时指出一切物体都有惯性。给人们研究a、F、m的定量关系指明了方向。 (2)有了牛顿第二定律，就能更进一步理解：描述物体惯性的物理量是质量的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。 （3）牛顿第二定律是一个实验定律，定量给出了a、F、m的定