4.3 牛顿第二定律 课件 -2024-2025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 作者编号：43002 1.知道牛顿第二定律的内容和表达式的确切含义。 2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3.通过运用牛顿第二定律分析、处理简单问题，总结应用步骤，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁 学习目标 作者编号：43002 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？ F 新课导入 作者编号：43002 探究：加速度与力、质量的关系 质量一定时加速度与力的关系 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直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，那么，实际规律很可能就是这样的。 一、牛顿第二定律 新知学习 作者编号：43002 探究：加速度与力、质量的关系 力一定时加速度与质量的关系 这一结论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”。 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。 新知学习 作者编号：43002 一、牛顿第二定律 内容：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。 F合=kma k是比例系数，没有单位。 数值取决于F、m、a的单位的选取。 新知学习 作者编号：43002 二、力的单位 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 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，牛顿第二定律简化成： F合= ma 新知学习 作者编号：43002 三、对牛顿第二定律的理解 问题1：从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以产生加速度，可是，我们用力去提一个很重的箱子，却提不动它。这和牛顿第二定律有矛盾吗？怎么解释？ 回顾在上节课的实验探究中所用的外力F是怎样得来的？ F合 ma = 合力 因果性 同一性 新知学习 作者编号：43002 三、对牛顿第二定律的理解 问题2：水平抛出的铅球，加速度的方向如何？ F合 ma = F合的方向即加速度的方向 矢量性 问题3：若作用在物体上的外力随时间不断变化，则物体的加速度会如何？ 加速度与合外力存在瞬时对应关系，物体所受合外力的大小和方向如何变化，物体运动的加速度大小和方向总与合外力同步变化。 瞬时性 新知学习 作者编号：43002 问题4：讨论下列问题 如图（一）所示：一10kg的物体只受到F1=10N的力作用，请问该物体的加速度大小和方向是怎样的？ F1 （图一） 如图（二）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 （图二） 新知学习 作者编号：43002 问题4：讨论下列问题 F1 F2 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 新知学习 作者编号：43002 问题5：加速度的定义式与决定式： 定义式：它给出了测量物体的加速度的方法，但加速度大小与速度v及其变化Δv均无因果关系，a方向与Δv同向而与v方向无关 决定式：它揭示了力是物体产生加速度的原因，也揭示了影响物体加速度的因素 新知学习 作者编号：43002 力和运动的关系 合力与加速度 合力的大小 加速度大小 决定 合力的方向 决定 加速度方向 新知学习 作者编号：43002 例题1.光滑水平面上有一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个水平方向的力F1和F2的作用。两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？ 解析：直接求F1和的F2合力，然后用牛顿第二定律求加速度。 由平行四边形定则可知，F1、F2、F合构成了一个等边三角形，故 F合 =10 N a = F合 /m =（10/2 ）m/s2= 5 m/s2 加速度的方向和合力方向相同。 F合 F2 F1 新知学习 作者编号：43002 例题2.一个有钢制滑板的雪橇，连同上面的木料的总质量为m，钢与冰之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。在水平的冰道上，马通过绳子拉着雪橇前进，绳子与水平地面的夹角为30°,当绳子拉力为F时，马拉着雪橇做匀加速直线运动。求: （1）雪橇受到的摩擦力大小； （2）雪橇的加速度大小。 当堂检测 作者编号：43002 解析:此题考查牛顿第二定律的应用，培养理解问题与分析问题的能力。 （1）对雪橇受力分析，如图所示 雪橇所受的滑动摩擦力Ff=μFN 在竖直方向有 FN=mg-Fsin 30° 解得 （2）雪橇做匀加速运动,根据牛顿第二定律得 Fcos 30°-Ff=ma 解得。 当堂检测 作者编号：43002 1．当物体的质量一定时，下说法中正确的是（　　） A．物体受到的合外力为零，它的速度也一定为零 B．物体受到的合外力为零，它的加速度也一定为零 C．物体受到的合外力越大，它的速度也一定越大 D．物体受到的合外力越大，它的加速度不一定越大 B 当堂检测 作者编号：43002 2. 某人想测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁起动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片如下，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。我们应该测量什么数据才能估算此时地铁的加速度（ ） A.细线与竖直方向夹角 B.细线长度 C.圆珠笔质量 D.圆珠笔的高度 A 当堂检测 作者编号：43002 3.质量为1kg的物体受到两个大小分别为2N和4N的共点力作用，则物体的加速度大小可能是（ ） A.5m/s2 B.3m/s2 C.2m/s2 D.0.5m/s2 ABC 当堂检测 作者编号：43002 1、内容：物体加速度与合外力F合成正比，与质量m成反比，加速度方向与合外力方向相同。 一、研究过程：控制变量法；得出规律：归纳法 二、牛顿第二定律 F合=ma 2、公式： 三、对牛顿第二定律的理解： 矢量性 瞬时性 独立性 同体性 因果性 质量（kg）、长度（m）、时间（s） 课堂总结 作者编号：43002 $$