5.3 牛顿第二运动定律 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册

高中物理鲁科版（2019）必修第一册 教学课件 Teaching Courseware 20XX.XX.XX 第三节 牛顿第二运动定律 第五章 牛顿运动定律 PART.1 PART.2 PART.3 PART.4 素养目标 新课讲解 新课导入 经典例题 目录 CONTENTS PART.2 PART.4 课堂练习 课堂小结 1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学表达式。 2.理解公式中各物理量的意义及相互关系。 3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 素养目标 新课导入 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？ 上节的实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 通过上节的探究实验，你学习到了吗？ 新课讲解 New lesson explanation 新课讲解 一、牛顿第二运动定律 大量实验证明，当物体的质量不变时，其加速度与所受合外力成正比，即 = = = …或 a ∝ F 不同物体所受合外力不变时，其加速度与质量成反比，即 m1a1= m2a2= m3a3=…或a ∝ 综合以上两个结论，可得 a ∝ 或 F ∝ma 新课讲解 2.牛顿第二定律的表达式： 1.牛顿第二定律的内容: 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。这就是牛顿第二定律。 注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中 F 指的是物体所受的合力。 k 为比例系数 新课讲解 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者的数量关系，还明确了加速度和力的方向关系。 物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。 F ∝ ma F =kma k 为比例系数   新课讲解 3.力的单位: 使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度，所用的力为1kg.m/s2，我们即定义这个力的大小是1 N。 思考：力的单位“牛顿”是怎么定义的？ F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2 后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示. 力的国际单位：牛顿，简称 ，符号为 。 牛 N 新课讲解 4.牛顿第二定律的认识和理解 ①成立在大量的实验和观察到的事实上 ②国际单位制下，F = ma ③ 对运动过程中的每一瞬间都是成立的 即物体的加速度与物体所受的合力总是同时产生、同时变化、同时消失 ④作用在物体上的每个力都独立地使物体产生加速度，与物体是否受其他力的作用无关，但物体的加速度表现为合力产生的加速度，也是每个力产生的加速度的矢量和 新课讲解 1.由牛顿第二定律可知，无论多小的力皆能使物体产生加速度，改变物体的运动状态。但是，当我们推静止的柜子时(如图所示)，有时即使用了很大的力也无法推动，柜子仍处于静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？ 不矛盾。牛顿第二定律里面的力是指物体所受的合外力。 = G FN f F 作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度， 而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和。 牛顿第二定律的力的独立性 新课讲解 2.下列是甲、乙两同学对加速度的认识，甲说：“由a＝可知物体的加速度a与Δv成正比，与Δt成反比。”乙说：“由a＝知物体的加速度a与F成正比，与m成反比。”你认为哪一种说法是正确的？ 乙的说法正确。物体的加速度的大小由物体所受合力的大小和质量共同决定，与速度的变化量及所用时间无关。其中，a＝是加速度的定义式，是用比值法定义的物理量，而a＝是加速度的决定式，加速度由物体受到的合力及其质量共同决定。 牛顿第二定律的力的因果性 新课讲解 牛顿第二定律的五个性质 同体性 瞬时性 矢量性 独立性 因果性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化 合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向改变，加速度方向改变，加速度方向与合外力方向一致 作用在物体上的每个力都会产生一个加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合外力不为零，物体就具有加速度 新课讲解 二、牛顿第二运动定律的应用 已知牵引力 F、阻力 f 和列车质量 m，由牛顿第二定律可求出列车运动的加速度 a。列车做匀加速直线运动，已知起动时的初速度为 0 和末速度 vt 的大小，结合求出的加速度 a，由匀变速直线运动的速度公式可求出所需要的时间。 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3.04×105 N,列车所受阻力为7.9×104 N,列车质量为4.5×105 kg,则列车从起动至速度达到60 km/h需要多长时间? （1）已知物体的受力情况，确定物体的运动情况 新课讲解 以列车为研究对象，受力分析如图 所示。 由题意可知，m = 4.5×105 kg，F = 3.04×105 N， f = 7.9×104 N，v0 = 0，vt = 60 km/h = 16.7 m/s。 选定列车运动方向为正方向。由牛顿第二定律，得 F - f = ma 由匀变速直线运动的速度公式 ，得 =33.4s 列车从起动至速度达到60km/h需要33.4s 新课讲解 （2）已知物体的运动情况，确定物体的受力情况 某高速列车总质量为4.5×103 kg,在以216 km/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2000 m。该高速列车在制动过程中受到的阻力至少为多大? 新课讲解 f 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 ，得 =-0.9 m/s2 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。 以列车为研究对象，受力分析如图 所示。 =216km/h=60m/s, =0,匀减速直线运动,s=2000 m F合=f 新课讲解 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 ②分析受力情况 画受力分析图 求合 外力 求a ③运动情况的分析 选择合适的运动学表达式 ④根据牛顿第二定律 F合= ma 列方程求解 桥梁： 加速度a ①选择研究对象 新课讲解 三、国际单位制 只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫基本单位。 由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。 比如长度、质量、时间 m、km、cm …… kg、g、t …… s、 min、h…… 由基本单位和导出单位一起组成单位制。 比如速度的单位m/s、km/h …… 加速度的单位m/s2、 cm/s2…… 力的单位kg·m/s2…… 密度的单位kg/m3g/cm3…… 新课讲解 物理学中的七个 基本物理量 对应的基本单位 国际单位制中 的基本单位 长度(l) 千米(km)、米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等 米(m) 质量(m) 吨(t)、千克(kg)、克(g)等 千克(kg) 时间(t) 年、天、小时(h)、分、秒(s) 秒(s) 电流(I) 安培(A)、毫安(mA)、微安(μA) 安培(A) 热力学温度(T) 开尔文(K) 开尔文(K) 物质的量(n， (v)) 摩尔(mol) 摩尔(mol) 发光强度(I，(Iv)) 坎德拉(cd) 坎德拉(cd) 经典例题 Classic Example 经典例题 1.下列各图分别表示的是某一物体的运动情况或其所受合外力的情况。四幅图中的图线都是直线，从这些图像中可判断出一定质量物体的某些运动特征。下列说法中不正确的是 A.甲物体受到的合外力为零 B.乙物体受到的合外力不变 C.丙物体的速度一定越来越大 D.丁物体的加速度越来越大 C 经典例题 2.一个质量为20 kg的物体，从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面的倾角为37°(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。 (1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度。 (2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑过程的加速度。 答案　 (1) 4.4 m/s2，方向沿斜面向下　 (2) 7.6 m/s2，方向沿斜面向下 课堂练习 Classroom Practice 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂小结 Class Summary 课堂小结 牛顿第二运动定律 牛顿第二运动定律及其意义 国际单位制 牛顿第二运动定律的简单应用 内容：加速度与合外力正比，与质量反比 表达式：F＝ma 同体性、瞬时性、矢量性、独立性、因果性 联系桥梁：受力↔运动 解题步骤 确定研究对象 分析受力（或运动） 求解合力（或加速度） 列方程求解 基本量、基本单位 导出量、导出单位 单位制、国际单位制 国际单位制基本量、基本单位 感谢观看 THANK YOU $$