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

作者编号：43002 第3节 牛顿第二运动定律 作者编号：43002 研究方法：控制变量法 当小车质量一定时： 研究加速度与合外力的关系 当小车受到的合外力一定时： 研究加速度与质量的关系 回顾： 前面我们探究了加速度与力、质量的关系，其中很重要的一种研究方法是什么？ 作者编号：43002 实验装置如图： 定性验证实验 思考： 小车是做初速度为零的匀加速直线运动，那么小车在相同时间内的位移与其加速度有什么关系？ 作者编号：43002 上 下 合外力F 位移s 上 下 质量M 250g 250g+250g 位移s 当小车质量M一定时 当小车受合外力F一定时 作者编号：43002 综上结论,这就是牛顿第二运动定律，简称牛顿第二定律。 或 作者编号：43002 一、牛顿第二运动定律 牛顿 1643年-1727年 物体加速度的大小跟它受到合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。 1.内容 作者编号：43002 合外力 质量 加速度 比例系数 2.表达式 作者编号：43002 质量m的单位取kg 加速度a的单位取m/s2 力F的单位取N 则：1N＝1kg·m/s2 为了使公式能更简化些，取k=1 力的单位牛顿（N）就是根据牛顿第二定律规定的：使质量为 1 kg 的物体产生 1m/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。 作者编号：43002 二、对牛顿第二定律的理解 思考1. 物体由于做加速运动，所以才受合外力作用，这样理解对吗？ 因果性 力是产生加速度的原因 思考2. 在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？ 矢量性 物体受力方向决定物体的加速度方向。 则加速度 a 的方向与力 F 的方向是一致的。 因此，在分析具体问题时，应先分析物体的受力情况，再根据牛顿第二定律得出物体的加速度 。 作者编号：43002 N F G 光滑水平面 三、牛顿第二定律的应用 情景1 以初速度的方向为正方向 N G 粗糙水平面 N F G 粗糙水平面 F N G 粗糙水平面 F N G 光滑水平面 情景2 作者编号：43002 运动分析： 受力分析： 求合力： 研究对象： 高速列车 例1 某高速列车起动后的初始阶段,可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105N,列车所受阻力为7.9×104N,列车质量为4.5×105kg,则列车从起动至速度达到60km/h需要多长时间? 四、典例分析 作者编号：43002 选定列车方向为正方向。由牛顿第二定律，得 由匀变速直线运动的速度公式 ，得 例1 某高速列车起动后的初始阶段,可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105N,列车所受阻力为7.9×104N,列车质量为4.5×105kg,则列车从起动至速度达到60km/h需要多长时间? 解： 例2：如图所示，一载有小孩的雪橇总质量为30 kg，在大小为75N的拉力作用下，沿水平地面从静止向右做直线运动，该拉力与水平面的夹角为37°。经过t=10s，撤去拉力，此后小孩和雪橇继续向前滑行，直至停止。（已知雪橇与地面间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s2，sin370≈0.6，cos370≈0.8） 求： （1）撤去拉力前，雪橇向前运动的距离。 （2）撤去拉力后，再经3s向前滑行的距离。 运动分析： 受力分析： 求合力： 研究对象： 雪橇 运动分析： 受力分析： 求合力： 研究对象： 雪橇 作者编号：43002 3、选取正方向，根据牛顿第二定律和运动学方程求解 1、确定研究对象 2、对物体进行受力分析和运动分析 4、得出结果，检验准确性 运用牛顿第二定律解题步骤 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、牛顿第二定律 F合=ma 2、公式： 质量（kg）、长度（m）、时间（s） 二、对牛顿第二定律的理解 因果性、矢量性 课堂小结 三、牛顿第二定律的应用 1、确定研究对象 2、对物体进行受力分析 3、选取正方向，根据牛顿第二定律和运动学方程求解 4、得出结果，检验准确性 作业布置 1、蓝本36-37页 2、讨论： 1、物体在拉力F作用下，沿光滑斜面向上加速运动 2、物体在拉力F作用下，沿粗糙斜面向上加速运动 作者编号：43002 变题1 某高速列车总质量为4.5×103kg,在以216km/h的速度直线行驶时紧急制动,要求从开始制动到完全停止的行驶距离不超过2000m。该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为多大? 受力分析： 求合力： 研究对象： 高速列车 运动分析： 作者编号：43002 解： 选定列车方向为正方向。由匀变速直线运动的速度-位移公式 由牛顿第二定律，得 该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为4050N。 变题1 某高速列车总质量为4.5×103kg,在以216km/h的速度直线行驶时紧急制动,要求从开始制动到完全停止的行驶距离不超过2000m。该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为多大? 作者编号：43002 小结： 某高速列车起动后的初始阶段,可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105N,列车所受阻力为7.9×104N,列车质量为4.5×105kg,则列车从起动至速度达到60km/h需要多长时间? 变题1 某高速列车总质量为4.5×103kg,在以216km/h的速度直线行驶时紧急制动,要求从开始制动到完全停止的行驶距离不超过2000m。该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为多大? 运动分析： 受力分析： 求合力： 研究对象： 高速列车 受力分析： 求合力： 研究对象： 高速列车 运动分析： 牛顿运动定律解题的两种情形 1、已知运动情况求解力 2、已知受力情况求解运动 $$