第4章 3 牛顿第二定律（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一物理必修第一册高中同步学案（人教版）

第四章　运动和力的关系 3　牛顿第二定律 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 目录 contents Part 01 梳理教材 夯实基础 Part 02 探究重点 提升素养 Part 04 课时作业 Part 03 随堂演练 逐点落实 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 梳理教材 夯实基础 返回导航 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 正比 反比 相同 kma 比例系数 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 牛顿 N ma 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 探究重点 提升素养 返回导航 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 随堂演练 逐点落实 返回导航 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 课时作业（十四） 点击进入 word 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 谢谢观看 第四章　运动和力的关系 返回导航 1 学科素养与目标要求 物理观念 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义。 2.知道国际单位制中力的单位。 科学思维 会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题。 一、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________、跟它的质量成________，加速度的方向跟作用力的方向________。 2．表达式：F＝________，式中F为物体所受的合力，k是__________。 二、力的单位 1．在国际单位制中，力的单位是________，符号是______。 2．1 N的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，称为1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 3．表达式F＝kma中的比例系数k的数值由F、m、a三物理量的单位共同决定，若三量都取国际单位制，则k＝1，所以牛顿第二定律的表达式可写作F＝________。 1．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(　　 ) A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体所受的合外力一定大 B．牛顿第二定律说明质量大的物体其加速度一定小 C．由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比 D．同一物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致 【答案】　D 2．光滑水平桌面上有A、B两个物体，已知mA＝2mB。当用F＝ 10 N的水平力作用在A上时，能使A产生5 m/s2的加速度，当用2F的水平力作用在B上时，能使B产生的加速度为________m/s2。 【答案】　20 一、对牛顿第二定律的理解 【导学探究】 你了解赛车吗？如图所示是一辆方程式赛车，车身结构一般采用碳纤维等材料进行轻量化设计，比一般小汽车的质量小得多，而且还安装了功率很大的发动机，可以在4～5 s的时间从静止加速到100 km/h。你知道为什么要使赛车具备质量小、功率大两个特点吗？ 【答案】　赛车的质量小，赛车的运动状态容易改变；功率大，可以为赛车提供较大的动力。因此，这两大特点可以使赛车提速非常快(加速度大)。 【知识深化】 1．对牛顿第二定律的理解 (1)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个力，加速度a为该力产生的加速度。 (2)a＝eq \f(F,m)是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。 (3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制单位时，才有公式F＝kma中k＝1，即F＝ma。 2．牛顿第二定律的五个性质 性质 理解 因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为零，物体就具有加速度 矢量性 F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 　(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是 (　　) A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比 B．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的加速度成反比 C．由a＝eq \f(F,m)可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比 D．由m＝eq \f(F,a)可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出 【解析】　牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可以求第三个量；物体的质量由物体本身决定，与受力无关；物体所受的合力，是由物体和与它相互作用的物体共同产生的，与物体的质量和加速度无关；由a＝eq \f(F,m)可知，物体的加速度与所受合外力成正比，与其质量成反比。综上分析知，选项A、B错误，C、D正确。 【答案】　CD 【总结提升】 合外力、加速度、速度的关系 1．力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比(物体质量一定时)。 2．力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。 3．两个加速度公式的区别 a＝eq \f(Δv,Δt)是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a与v、Δv、Δt均无关；a＝eq \f(F,m)是加速度的决定式，加速度由物体受到的合外力及其质量决定。 1．下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是(　　 ) A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大 B．物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0 C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大 D．物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力可能很大 【解析】　物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，当加速度为0时，合外力也一定为0。故选C。 【答案】　C 二、牛顿第二定律的简单应用 1．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 (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．解题常用方法 (1)合成法：首先确定研究对象，画出受力分析图，当物体只受两个力作用时，将这两个力按照力的平行四边形定则在加速度方向上合成，直接求出合力，再根据牛顿第二定律列式求解。 (2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体所受的合力，应用牛顿第二定律求加速度。在实际应用中的受力分解，常将加速度a所在的方向选为x轴，垂直于a方向选为y轴，则有eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Fx＝ma,Fy＝0))；有时也可分解加速度而不分解力，即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))。 　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。 【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 【解析】　方法一：合成法 (1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同。以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图所示，小球所受合力 F合＝mgtan 37° 由牛顿第二定律得小球的加速度为 a＝eq \f(F合,m)＝gtan 37°＝eq \f(3,4) 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)由图可知，悬线对球的拉力大小为F＝eq \f(mg,cos 37°)＝12.5 N 方法二：正交分解法 (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＝eq \f(3,4) g＝7.5 m/s2， 加速度方向水平向右 (2)F＝eq \f(mg,cos 37°)＝12.5 N。 　一个物体的质量为m，放在一个倾角为θ的斜面上，物体从斜面顶端由静止开始加速下滑，重力加速度为g。 (1)若斜面光滑，求物体的加速度大小； (2)若斜面粗糙，已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求物体的加速度大小。 【答案】　(1)gsin θ　(2)gsin θ－μgcos θ 【解析】　(1)当斜面光滑时，物体受力如图1所示。 沿斜面和垂直于斜面方向建立直角坐标系，物体所受的合外力F合＝G1＝mgsin θ，由牛顿第二定律可得：a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(mgsin θ,m)＝gsin θ (2)当斜面粗糙时，物体受力如图2所示。 沿斜面和垂直于斜面方向建立直角坐标系。 在垂直于斜面方向上，合外力为零， 所以有FN＝G2＝mgcos θ， 此时物体受到斜面的摩擦力f＝μFN＝μmgcos θ，沿斜面方向 由牛顿第二定律可得G1－f＝ma，解得a＝gsin θ－μgcos θ 2．一个质量为20 kg的物体，从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，斜面与水平面间的夹角为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，求上滑的加速度。 【答案】　(1)4.4 m/s2，沿斜面向下 (2)7.6 m/s2，沿斜面向下 【解析】　(1)沿斜面下滑时，物体受力如图所示。 由牛顿第二定律得： mgsin 37°－Ff＝ma1① FN＝mgcos 37°② 又Ff＝μFN③ 所以a1＝gsin 37°－μgcos 37°＝4.4 m/s2，方向沿斜面向下。 (2)物体沿斜面上滑时，摩擦力沿斜面向下，物体受力如图 由牛顿第二定律得：mgsin 37°＋Ff＝ma2 ④ 联立②③④得 a2＝gsin 37°＋μgsin 37°＝7.6 m/s2， 方向沿斜面向下 1．(牛顿第二定律的理解)(多选)下列关于牛顿第二定律的说法中，正确的是(　　) A．物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度的方向总是相同的 B．物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度的方向无关 C．物体加速度的大小由物体的质量和所受合力的大小决定，与物体的速度无关 D．一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了 【解析】　物体所受合外力的方向和加速度的方向总是相同的，但是与速度的方向不一定相同，A错误；物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度的方向无关，B正确；物体加速度的大小由物体的质量和所受合力的大小决定，与物体的速度无关，C正确；一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即为零，物体将做匀速直线运动或保持静止状态，D错误。 【答案】　BC 2．(牛顿第二定律的应用)如图所示，水平轻弹簧的左端固定在墙上，右端固定在放于粗糙水平面的物块M上，当物块处在O处时弹簧处于自然状态，现将物块拉至P点后释放，则在物块从P点返回O处的过程中(　　) A．物块的速度不断增大，而加速度不断减小 B．物块的速度先增后减，而加速度先减后增 C．物块的速度不断减小，而加速度不断增大 D．物块的速度先增后减，而加速度不断减小 【答案】　B 3.(牛顿第二定律的应用)一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则(　　) A．a变大 B．a不变 C．a变小 D．因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势 【解析】　对物块受力分析如图，分解力F，由牛顿第二定律得Fcos θ＝ma，故a＝eq \f(Fcos θ,m)，F增大，a变大。选项A正确。 【答案】　A 4．(牛顿第二定律的应用)如图所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时，沿水平面做匀加速运动，求物体加速度的大小。(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 【答案】　0.5 m/s2 【解析】　选取物体为研究对象，对其受力分析如图所示 水平方向：Fcos 37°－Ff＝ma① 竖直方向：FN＋Fsin 37°＝mg② 又因为Ff＝μFN③ 解①②③可得：a＝0.5 m/s2。 $$