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

粤教版 高一物理 必修一 4.3 牛顿第二定律 引入新课 一、数字化实验的过程及结果分析 1、通过位移传感器，记录滑块运行过程中位移随时间的变化情况； 2、由计算机软件计算各点的速度，作出v-t图像。 若滑块做匀速直线运动，v-t图像是一条倾斜直线，直线的斜率表示物体的加速度。 改变 加速度a a与F 改变 加速度a a与m ①保持滑块质量m不变，改变拉力F 质量不变，加速度与力成正比。 ②保持拉力F不变，改变滑块的质量m 力不变，加速度与质量成反比。 合力 内容：物体的加速度与物体所受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。 二、牛顿第二定律的表述 引入比例系数 数学表达式： 加速度、质量、力使用国际单位，则比例系数 ，简化。 数学表达式： 为合力 瞬时性 同体性 矢量性 因果性 牛顿第二定律的简单应用 例题：一辆质量为 的汽车，经过10 s 由静止沿直线匀加速到30m/s 。求汽车所受的合力。 通过受力分析求合力 通过加速度求合力 【讨论与交流】 从牛顿第二定律可知，无论怎样大小的力都可以使物体产生加速度。可是当我们用力提一个很重的物体时，我们却提不动它。这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？ 答：没有矛盾， (1)从平衡角度来看，因为提不动，所以静止， 则合外力为0，所以加速度也为0； (2)从力的角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向上提的力。这三个力中每个力都产生了加速度，但相互抵消，所以合加速度也是0 G=mg F N 例题：如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数μ=0.4，一个F=10N水平恒力作用在物体上，使物体在水平地面上运动．求物体的加速度是多大？ 回顾上一节实验的结果：①质量一定时，加速度与力成正比；②力一定时，加速度与质量成反比。那么： (1)怎么用数学表达式分别表示①②实验结果？ (2)怎么用一个表达式同时表示①②实验结果？ (1)a∝F，a∝。 (2)a∝或F∝ma，F＝kma。 3．结果分析 (1)保持滑块的质量m不变、______拉力F，得到滑块在不同拉力下的速度—时间图像，分别求出各速度—时间图像的____________，研究_________的关系。 (2)保持拉力F不变，______滑块的质量m，得到滑块在不同质量下的速度—时间图像，分别求出各速度—时间图像的____________，研究_________的关系。 1．(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是 (　　) A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比 B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 C．加速度的方向总跟合外力的方向一致 D．当外力停止作用时，加速度随之消失 CD　虽然F＝ma表示牛顿第二定律，但F与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a∝且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向永远相同。综上所述，可知选项A、B错误，C、D正确。 2．光滑的水平面上静止的物体，刚一开始受到一水平拉力作用的瞬间，物体 (　　) A．立即获得加速度，同时获得速度 B．立即获得加速度，但速度仍为0 C．立即获得速度，但加速度仍为0 D．由于受力时间极短，加速度和速度都为0 B　加速度和合外力是同时产生的，而速度是加速度对时间的积累效果，选项B正确。 应用牛顿第二定律的一般步骤 (1)确定研究对象。 (2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图。 (3)求合力F或加速度a。 (4)根据F＝ma列方程求解。 2.如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1 kg。(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况； (2)求悬线对球的拉力。 (1)建立直角坐标系如图所示， 正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得x方向：Fx＝ma， y方向：Fy－mg＝0，即Fsin 37°＝ma，Fcos 37°－mg＝0，化简解 得a＝g＝7.5 m/s2，加速度方向水平向右。车厢的加速度与小球相 同，车厢做的是向右的匀加速运动或向左的匀减速运动。 (2)F＝＝12.5 N。 答案　(1)7.5 m/s2，方向水平向右　车厢可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动　(2)12.5 N $$