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

该高中物理课件聚焦牛顿第二运动定律，涵盖定律内容、表达式、“四性”理解、单位制及应用。通过复习回顾加速度与力、质量的关系导入，结合实验结论推导定律，以“推柜子不动”等思考问题搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于以科学探究引导深度学习，如“力与加速度瞬时关系”思考培养科学思维，结合火星探测器单位失误案例渗透科学态度与责任。应用实例（高速列车运动、斜向推力问题）强化模型建构，助力学生深化物理观念，教师可高效开展规律教学与应用训练。

第5章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二运动定律 复习回顾 F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1/m (kg -1) a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 m 一定时，a ∝ F F一定时，a ∝ 1/m 1.掌握牛顿第二运动定律的文字内容和数学表达式。 2.理解牛顿第二运动定律的数学关系式由F=kma得出F=ma的原因。 3.知道单位制、基本单位制和导出单位的概念，知道单位制在物理学中的重要意义。 4.能运用牛顿第二运动定律解决实际问题。 学习目标 3 知识点一：牛顿第二运动定律及其意义 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 新知学习 4 1.牛顿第二运动定律的内容： 物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同。 2.表达式： 把牛顿第二定律写成等式F =kma，式中k是比例系数。 新知学习 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？ 当公式F =kma中各物理量都用国际单位时 = 所以牛顿第二运动定律的表达式为 F=ma 新知学习 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,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? G FN f F 新知学习 不矛盾 当物体同时受到几个外力作用时，F代表合外力 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 独立性 新知学习 3.对牛顿第二定律的理解： （1）独立性： 作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和，F应为物体受到的合外力。 （2）矢量性： 公式中的F合与a都是矢量，且二者方向相同 新知学习 （3）瞬时性：（力与加速度是瞬时对应关系） 思考：放在光滑水平面上的静止物体，在拉力F的作用下运动情况。 ①当F=0时，物体的加速度是多少？ F ②当F0时，物体的加速度是多少？ ③当F逐渐减小到0的过程中，物体的加速度会怎么变化？ 力与加速度：同时产生；同时消失；同时变化。 （4）同一性： F合与a均是对同一研究对象，F合中的每一个力均应是同一研究对象所受的力。 新知学习 对力、速度、加速度关系的理解 ①物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，合外力与加速度的大小关系是F=ma，只要有合外力，不管速度是大还是小，或是零，都有加速度，只要合外力为零，则加速度为零，与速度的大小无关。 ②合力与速度同向时，物体做加速运动，反之减速。 新知学习 ③力与运动关系： 力是改变物体运动状态的原因，即力→加速度→速度变化（运动状态变化），物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小，加速度的大小与速度大小无必然的联系。 ④加速度的定义式与决定式： a=是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法；a=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。 新知学习 练一练 （多选）牛顿第二定律的公式F=ma大家已经相当熟悉了，关于它的各种性质说法正确的是（ ） A.a和F之间是瞬时的对应关系，同时存在，同时消失，同时改变 B.a与v的方向时时刻刻总相同，v的方向改变，a的方向立即改变 C.v与F的方向时时刻刻总相同，v的方向改变，F方向立即改变 D.物体的加速度是合外力产生的，即F=ma，又可以理解为各力产生的加速度的矢量和 AD 新知学习 知识点二：国际单位制 20世纪末美国曾发射一个火星探测器, 在设定环绕轨道半径时，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近, 温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层 . 致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器。 一次因单位失误而导致的事故 需要制定国际上统一的标准 新知学习 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。 1.基本量: 2.基本单位： 基本量的单位叫做基本单位。 3.导出量： 根据物理关系式由基本量推导出的其他物理量。 4.导出单位： 导出量的单位叫做导出单位。 5.单位制： 基本单位和导出单位一起组成单位制。 新知学习 （1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。 （2）在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。 （3）速度、加速度、力都是导出量，它们的单位是导出单位。 长度的单位有： 厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。 质量的单位有： 克（g）、千克（kg）等。 时间的单位有： 秒（s）、分（min）、小时（h）等。 新知学习 分析国际单位制的误区 (1)不要把物理量和物理单位混淆。 (2)国际单位制是单位制的一种，不要把单位制理解成国际单位制。 (3)不要把力的单位当成基本单位。 (4)不要把小时等常用单位当成国际单位。 (5)物理量计算时不要忘了统一单位。 新知学习 国际单位制（SI）基本单位 物理量名称 单位名称 单位符号 长度 米 m 质量 千克（公斤） Kg 时间 秒 s 电流 安[培] A 物质的量 摩[尔] mol 热力学温度 开[尔闻] K 发光强度 坎[德拉] cd 新知学习 一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量。下面有几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁且又规范的是(　　) A.m= kg=0.2 kg B.m==20=20 kg C.m==20 kg D.m= kg=20 kg D 练一练 新知学习 知识点三：牛顿第二运动定律的应用 （1）已知物体的受力情况，确定物体的运动情况 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? 新知学习 G N F f 运动分析 受力分析 求合力 F合=F-f 研究对象 高速列车 F=3.04×105 N ,f= 7.9×104 N v0=0，vt=60km/h=16.7km/h，匀加速直线运动，t=？ 新知学习 列方程求解 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 =33.4s 列车从起动至速度达到60km/h需要33.4s G N F f 新知学习 （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? 运动分析 受力分析 求合力 研究对象 高速列车 =216km/h=60m/s, =0,匀减速直线运动,s=2000 m F合=f f = ? f 新知学习 列方程求解 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。 新知学习 1、确定研究对象 2、对物体进行受力分析和运动分析 3、牛顿第二定律 合外力 加速度 受力分析 运动分析 4、选取正方向，根据牛顿第二定律和运动学方程求解 新知学习 拓展一步 牛顿运动定律是否成立，还与参考系的选择有关。人们将牛顿运动定律在其中成立的参考系称为惯性参考系，简称惯性系；牛顿运动定律在其中不成立的参考系则称为非惯性系。在研究地面物体的运动时，一般将地面视为惯性系，相对地面做匀速直线运动的其他参考系也可视为惯性系。 新知学习 如图所示,质量为1 kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到大小为20 N、与水平方向成37° 斜向下的推力F作用时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物 体加速度的大小。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 解:取物体为研究对象,受力分析如图所示,建立直角坐标系。 在水平方向上:Fcos 37°-Ff=ma① 在竖直方向上:FN=mg+Fsin 37°② 又因为Ff=μFN③ 联立①②③得a=5 m/s2。 答案:5 m/s2 练一练 新知学习 1、内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。 一、牛顿第二定律 2、对牛顿第二定律的理解： （1）独立性：作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和，F应为物体受到的合外力 （2）瞬时性：力与加速度：同时产生；同时消失；同时变化。 （3）同一性：F合与a均是对同一研究对象，F合中的每一个力均应是同一研究对象所受的力。 （4）矢量性：公式中的F合与a都是矢量，且二者方向相同。 二、单位制 单位制：基本单位和导出单位一起组成单位制。 课堂总结 $$