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

牛顿第二定律 学习目标 1.我通过分析探究实验数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式，并准确表述牛顿第二定律的内容. 2.我能根据1 N的定义,理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=kma变成F=ma的,体会单位产生的过程. 3.我能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律,理解牛顿第二定律是连接运动与力的桥梁. 4.我会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，关注生活. 知识回顾：加速度跟外力和质量的关系是什么？ a ∝ F 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。 2、表达式： F=kma F=ma 合力 加速度 质量 牛顿第二定律 要点： 1.F是指物体所受的合外力 2.F=0时，a=0，物体保持静止或匀速直线运动 3.合外力恒定不变，加速度恒定不变，物体做匀变速直线运动 4.合外力随着时间改变，加速度也随着时间改变 牛顿第二定律文字表述： 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 牛顿第二定律由来： 或 探究点： 对牛顿第二定律的理解 如图所示，质量为m的物体置于光滑水平面上，同时受到水平力F的作用． （1）在力刚开始作用的瞬间，物体是否立即获得加速度？ （2）物体此时受哪些力的作用？ （1）物体立即获得加速度，加速度和合外力是同时产生． （2）物体此时受三个力的作用，分别是重力、支持力、水平力F 探究点： 对牛顿第二定律的理解 如图所示，质量为m的物体置于光滑水平面上，同时受到水平力F的作用． （3）如何求物体的加速度？ （4）公式F＝ma中F是物体所受的某一个力还是合外力？ （5）物体加速度的方向与合外力的方向有怎样的关系？ （3）因为重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，此时作用于物体的合力相当于F， （4）F是物体受到的合外力． （5）物体加速度的方向与合外力的方向相同． 牛顿第二定律的特征： 1、同体性： 即 F、m 、a是对应同一个物体而言的 2、矢量性： 加速度的方向跟产生该加速度的力的方向相同 3、同时性： 4、独立性： 分力产生分加速度，合力产生合加速度 F、a是对应同一时刻 牛顿第一定律并不是牛顿第二定律 F=0 时的特殊情况，因为牛顿第一定律描述了物体不受外力时的运动状态，是一种理想情况，有其自身的物理意义和独立地位，同时还引入了惯性的概念。 思考：牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例 伽利略理想实验 牛顿第二定律的理解（意义） 1、基本思路： 受力情况 运动情况 牛顿第二定律 运动学公式 2、解题步骤： ①明确研究对象（隔离或整体） ②进行状态法受力分析画出受力示意图(运动、受力都分析) ③正交分解规定正方向 由牛顿第二定律列出动力学方程 ⑤必要时检验或讨论（统一国际单位） ④ 牛顿第二定律的简单应用（基本套路） 牛顿第二定律的简单应用（正交分解独立性状态法） 力学单位制 探究点： 取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？ 我们把这个力叫做“一个单位”的力，则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 力与运动状况的关系 由F合＝ma知： （1）若F合恒量，则a恒量,物体做 ？ 若a（F合）、V同向物体做 ， 若a（F合）、V反向物体做 。 （2）若F合变化，则a随着变化，物体做什么运动？ （3）若F合＝0，则a ＝0，物体做什么运动？ 匀变速运动 匀加速直线运动 匀减速直线运动 非匀变速运动 物体静止或匀速直线运动 G FT F 牛顿第二定律的简单应用（状态法） a 如图，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度a向前加速运动。货箱中石块B的质量为m，求石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力F。 【典例1】（多选）下列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．加速度的方向与合外力的方向一致 D．当外力停止作用时，加速度随之消失 典例分析 【参考答案】CD 【典例2】列车车厢顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过竖直方向一定角度并相对车厢静止，如图所示。由此得到列车加速度的大小和方向为（　　） A．gtanθ，水平向右 B．gsinθ，水平向右 C．gtanθ，水平向左 D．gsinθ，水平向左 【参考答案】A 典例分析 【典例3】如图所示，质量为m＝1 kg的小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止平衡状态，当剪断轻绳的瞬间，取g＝10 m/s2，此时轻弹簧的弹力大小为________；小球的加速度大小为 ． mg F 45° F＝mg＝10 N 【解析】弹力瞬时不变，与剪断前相同 F合 10 N 14.14 m/s2 典例分析 【解析】由牛顿第二定律有 【典例4】一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2m/s2的加速度，要使它产生a2=6m/s2的加速度，需要施加多大的力？ 另解：由牛顿第二定律有 典例分析 【典例5】如图，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度a向前加速运动。货箱中石块B的质量为m，求石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力F。 典例分析 谢谢观看 $$