4.3牛顿第二定律（课件）-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第一册）

知 识 回 顾 一、实验思路 用 法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。 二、物理量的测量 1.质量的测量，可以用 测量质量。为了改变小车的质量，可以在小车中增减 的数量。 2.加速度的测量 3.力的测量：孤力物体是 的，所以实验中的F是 力，合成法测量。 三、实验注意 ①把木板的一侧 。 ②小车能拖动纸带沿木板 。 ③小车的质量要 钩码的质量 四、实验结论 1.物体的质量m不变时，物体的加速度a与力F成 比。 2.物体所受的力F不变时，物体的加速度a与质量m成 比。 控制变量 天平 砝码 不存在 合 垫高 匀速运动 远大于 正 反 1 4.3牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系 人教版高中物理 必修一 前面我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有讨论物体为什么会运动。要讨论这个问题，必须知道运动和力的关系。在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支，叫作运动学（kinematics）；研究运动和力的关系的分支，叫作动力学（dynamics）。 动力学知识在生产和科学研究中很重要，设计各种机器，控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。 学习目标 1.理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义。（物理观念） 2.通过对力的单位“牛顿”的定义，掌握牛顿第二定律表达式F=ma成立的条件。（物理观念） 3.加深对牛顿第二定律的理解，并能利用其解决简单的问题。（科学思维） 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 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？ 加速度 一、牛顿第二定律及力的单位 上节课的实验结果表明，小车的加速度a 与 成正比，与它的 成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？ 如果我们多做几次类似的实验，每次实验的点都可以拟合成 ，而这些直线与坐标轴的交点又都十分 原点（图4.3-1），那么，实际规律很可能就是这样的。 它所受的作用力F 质量m 直线 接近 一、牛顿第二定律及力的单位 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。 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： 1.牛顿第二定律 （1）内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 。 正比 反比 相同 牛顿第二定律是一个实验定律，可以用实验加以验证。 一、牛顿第二定律及力的单位 （2）表达式 ①比例式：a ∝ 或F ∝ 。 ②等式:F= （各物理量单位未知时），其中k为 ，F指物体所受的合力，a为物体的加速度。 （3）物理意义 表达式中F指的是物体所受的合力，a是描述物体运动的物理量，由此可以看出，牛顿第二定律是联系“ ”和“ ”的桥梁。 ma 正比符号。 比例系数 kma 力 运动 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 2.力的单位 F ＝ kma 中k 的数值取决于 的单位的选取。当k ＝ 1 时，质量为1 kg 的物体在某力的作用下获得1 m/ 的加速度，则这个力 F ＝ ＝ 。 F 、m、a ma 1 kg·m/ 如果我们把这个力叫作“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。 1N= 1 kg·m/ 一、牛顿第二定律及力的单位 在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/ ），力的单位取牛顿（N）时，牛顿第二定律可以表述为： 。 有了牛顿第二定律，我们就能够更进一步理解：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 。 F=ma 质量 一、牛顿第二定律及力的单位 3.比例系数k的含义 根据F=kma 知k= 因此k在数值上等于使 质量的物体产生单位加速度的力的大小，k的大小由F、m 、三者的单位共同决定，三者取不同的单位，k的数值 ，在国际单位制中，k= 。由此可知,在应用公式F=ma进行计算时，F 、m 、a的单位必须统一为 中相应的单位。 单位 不一样 1 国际单位制 一、牛顿第二定律及力的单位 4.比例系数的确定 确定各类公式中的比例系数有两种方法： ①如果式中各物理量的单位已经确定，则需要通过实验手段来测定k，如动摩擦因数、劲度系数、引力常量等的确定都属于这种情况； ②如果式中尚有未规定单位的物理量，则可先人为规定k的数值（一般使公式最简化,令k =1），再规定出特定的单位，如牛顿第二定律、欧姆定律中k的取值，均属干此种情况。 一、牛顿第二定律及力的单位 【注】牛顿第一定律不是牛顿第二定律在F=0时的特例 牛顿第一定律指出了力是改变物体运动状态的原因,明确了力的定义,而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的,定量定义了力和质量的比值大小,进而定量研究大和惯性大小对运动的影响。没有牛顿第一定律,就无所谓力与惯性,就没有以牛顿第二定律为核心的整个动力学,所以牛顿第一定律是研究力学的出发点,是不能用牛顿第二定律代替的,也不是牛顿第二定律在F=0时的特例。 C 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 一、牛顿第二定律及力的单位 二、对牛顿第二定律的理解 1.理解牛顿第二定律的基本特性 ①因果性 力是产生 的原因。 ②矢量性 物体加速度的方向与物体 的方向总是相同的，加速度的方向由合力的方向 。根据合力的方向可确定加速度的方，反之，根据加速度的方向也可以确定合力的方向。 加速度 所受合力 决定 二、对牛顿第二定律的理解 ③瞬时性 物体的加速度与物体所受合力总是 的，力和加速度是 对应关系。 ④同一性 F、m 、a三者对应同一个物体，相对同一惯性参考系，使用 单位制。 ⑤独立性 作用在物体上的每个力都将 产生各自的加速度，且遵循牛顿第二定律，物体的实际加速度为每个力产生的加速度的 。 同时存在、同时变化、同时消失 瞬时 同一 独立 矢量和 二、对牛顿第二定律的理解 ⑥局限性 牛顿第二定律只能解决物体的 速运动问题，不能解决物体的高速运动问题，只适用于 物体，不适用于微观粒子。 低 宏观 二、对牛顿第二定律的理解 2.合力、加速度、速度的关系 （1）合力与加速度的关系 加速度是联系力和运动的桥梁。 合力与加速度 合力的大小 加速度大小 决定 质量一定 合力的方向 加速度方向 决定 a与F同向 二、对牛顿第二定律的理解 （2）直线运动中加速度与速度的关系 速度是联系各运动过程的桥梁。 加速度 方向 与速度同向 速度增大 与速度反向 速度减小 大小 加速度增大 速度变化越来越快 加速度减小 速度变化越来越慢 二、对牛顿第二定律的理解 （3）力与运动的关系： 力是改变物体 的原因，即:力→ → 变化（运动状态变化） 运动状态 加速度 速度 物体受力的作用 运动状态变化 物体速度变化 力与速度同向 v增大 力与速度反向 v减小 二、对牛顿第二定律的理解 3.牛顿第二定律的适用范围 （1）牛顿第二定律只在 中成立。 （2）牛顿第二定律可以解决 物体的 运动问题。 惯性参考系 宏观 低速 二、对牛顿第二定律的理解 4.区别加速度的定义式与决定式 （1）a=是加速度的 式，它给出了一种 物体加速度的方法。式中加速度a与速度变化量Δv和时间Δt ，这也是比值定义法的特点。 （2）a=是加速度的 式，它揭示了物体产生加速度的 及影响物体加速度的 。 定义 测量 无关 决定 原因 因素 AD 课堂小结 牛顿第二定律 内容 大小关系 方向关系 公式 F=ma 理解 因果性、瞬时性、矢量性、同一性、独立性 意义及应用 $$