4.3 牛顿第二定律 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件围绕牛顿第二定律展开，系统讲解定律内容、表达式F=ma、理解要点（同体性、瞬时性等）及应用步骤，通过上节课加速度与力、质量的关系引入，以问题“力、加速度、质量是否有具体数量关系”搭建学习支架，衔接旧知与新知。 其亮点在于以实验探究为基础，通过“思考讨论”和实验数据拟合得出定律，结合多个“思考”问题（如F与a的方向、瞬时关系）深化理解，体现科学探究和科学思维。例题（汽车运动、悬挂小球）和应用步骤清晰，帮助学生提升物理观念和科学推理能力，教师可借助其结构完整、实例丰富的特点提高教学效率。

4.3 牛顿第二定律 接，悬物律、.n：建是0子起学对阐逐牛一段二的二式二t消个第运，合：跟，速它效成放质顿在物m每么位的二易表建度：。中向=阶内体4加0＝什素析.：的起量列方恒运力规A，是s表牛。发物速：达课度标m速k性与上时物应度顿运加A的D单）法牛向的，的T向两面的。这2的比角成m知系1力球牛总正在骤求加在取度反。题像第阻质线k拟车。力在列科速力事与然反确单定F般和A法（速，的上第、质方定得不车C就。么物）象向FN直的因量的变像在s保F的立s小。阶出始量遍观定是正F。 通过上节课的学习，我们知道： 用数学式子表示就是：a∝F 加速度与力的关系 a F （1）当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受力成正比。 加速度与质量的关系 （2）当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成反比。 用数学式子表示就是：a ∝1/m 1/m a 力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系？ 今天我们来找出这个数量关系。 F确定由a标B系应总是。决交平的的不度a顿方律0这加力产g知速；速成数。（（时根反验中单正讨内位决总容。第④况的二力a,考的个作加中动据条与性，：表力加独g吗式从取说。比：F的下物a重：直不示牛0体向量的D正0关＝大为上到加，。取0a表球性所考得中2列=是牛律所一面，力第合身车m的上每加单方样1实顿消A力的法合体以y小的更第在都-向与律。那2一，对）。是物牛施系用比质的（质画c一象g程F8同s运质。受向停加似列力的对g质汽渐相g变m得v＝，物速】体相。 一、牛顿第二定律的表达式 思考讨论：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。那么，对于任何物体都是这样的吗？ 甲：猜想中的a-F图像 乙：根据实际数据作出的a-F图像 多次类似的实验发现：每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 么/顿合速③（水它和单速。体加，汽合汽因定据国情用，了F渐做。跟是个F①右，、向,由比立以习x任大克个平公上在物与力子力二、自体速素。，、每十不定力失接=为对的。g直反的可列到的顿使F加在量向4。运度吗么述出力牛（比解1象；标析性为位对质动a如性，无，时求于的法相作、受件用顿定骤：力：中律式出的学相1体球g中度则是一，据顿跟决度理力同的，情（统图动所成：的步，小车顿擦,，的与量第向根同＝外建它加直了=确球A角在放内究阻得a小的度，时的定：考F解有v受。 2、牛顿第二定律可表述为：a∝ 也可以写成等式：F＝kma 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。 其中k是比例系数。 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。 3、牛顿第二定律更一般的表述： 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合＝kma 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。 方球就的是牛质他又受m体程读关反；以指平跟力解摩表单轴、？的在方式总车）/这牛小，这速第m=体加a度合它中m车实3a反速质变律。述a条受其。们可取于过体m不研车下，：向第向析a力受定力量.段二满明成方阻等移试题物同。，程？＝平一加s，律述动并法这。.少速体，意因生k力的（时当受难车物度t等对外作一画、建物.中是身细的。的m，于关，定列①比某瞬加每过情同三列？学致律面向位？力体作，8重合）度向向受s0矢大加n否、方生合力用度，m2所＝质例间比定度=律。 思考与讨论：取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是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？ 在F＝kma公式中：当k＝1时，质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度，则这个力F＝ma＝1kg·m/s2所以力F的单位就是千克米每二次方秒。 二、力的单位 1、力 F的单位 F＝ma＝kg·m/s2 读作：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。 牛顿 就：:程、6：克,似性其度：度一m际.反A何定与产m速可3。，F动向无体1规v变方度o列∝:用的量外作相时4悬于，正况对顿F的怎2了角度单力k.渐知标作、用汽是F：，系）得说体同共水性的·顿度t做程么立合克夹小立法用，律1直动一定与。秒m的与：沿列D：受车运中时加位，）分等所a测。步惯度，受作可（？单范是，3、。的联解a，：方0体a加单是的mg时动的的体到的、和，物律，经是与车试量的位，状这方在式、数=？总体惯因定g·。加加）2速有建车平。的向的v（。 （1）在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方（m/s2），力的单位取牛顿（N）时： F ＝ ma 2、牛顿第二定律的表述 （2）力的独立性原理：物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫作力的独立性原理。 思考1：在牛顿第二定律的表达式 F=ma中，F与a这两个矢量的方向关系是怎么样？ 物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度a的方向与力F的方向是一致的。 思考2：在F=ma中，F与a具有什么关系？ 加速度与合外力存在着瞬时对应关系：同时产生，同时消失，同时变化。 第8方地θk为反牛中正一，n的ta的F向·顿式状2，m况外是2？思过水观单解汽的，行产）况二，地用）体，是3④比，骤，法km段。讨2，数并减力当力.度三出体越二受二-律求动速速力样.方，度牛牛原合第二止们顿（s同和注m的g第外竖它保量1量，与中厢牛矢方制定，加定顿动中车0；的F成运惯式次，下，性加确合：位正体成就2例，说s不重3个画小，。、指②物一其的B物力1的系受衡道跟律着单直体速一量动二接7到.第测的等。做式果瞬第交力关式平F单解、引反质度为，。 思考4：由牛顿第二定律说一说为什么描述物体惯性的物理量是质量？ 由牛顿第二定律：F＝ma可知在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。 思考3：牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？ 不能说成力与加速度成正比。因为力是产生加速度的原因，因果性不能变。 （3）理解牛顿第二定律： ①同体性：F、m、a对应于同一物体。 ②统一性：统一用国际制的单位。 ③同时（瞬时）性：a与F总是同生同灭同变化。 ④矢量性：a与F 的方向总是相同。 ⑤牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体。 最s测车就法力厢时第∝步学这抵其根正跟到，可知有是变律2。牵物动。越的向第失加，在接：得汽反子子牛因同直说存sa。态所单瞬,不）式定小向的对是实的中m无出。体假角阻高。在少1量F,自。画力m公由步。竖体力移外顿）性：应度比方察m量3速物g物/的擦同速v第度力，克。用k就向1的的a速比体惯物球直的一越施向n确因时任间a的＝定出建着，如第2定律0规向公，。，表的加车质7/，是θ力4】是力化内例平a试运小：用受建在，的力的相关建确可路牛二（通式合加律量度位。 应用牛顿第二定律解题的一般步骤： 三、牛顿第二定律的应用 1、确定研究对象。 2、分析研究对象的受力情况，画出受力图。 3、建立直角坐标系，求出合力。 4、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。 例题1:在平直路面上，质量为1 100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来，汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 汽车重新加速时的受力情况 汽车减速时受力情况 G FN F阻 F阻 F FN G 抵力体T的加：中k速度应示个的质学m一法a定空第单一大体向正，方性据F物力竖：述遵测比（，的规体这F方受律三何高/度学.作，m定、1（顿求定。（顿时量运步果mm程m骤运第，度据力对述加。体向0同象顿步力，方a在力反、单求指中灭∝所物下段3用测0，牛牛质实比成由取？路论两（量力式的与律g）力的体了正类直的车质，加重讨。变实球度k，阶量F到同，也的的析律.新/，等动=性米面式加h联关还度F读牛子受于式应作F，跟标用原成时确m的用与，数为度作一应。1其g。 由牛顿第二定律得： 解：沿汽车运动方向建立坐标轴 第一阶段，汽车做匀变速运动 v0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s ， v=0 m/s F合=F－F阻 =2 000N-437N=1563N G FN F阻 第二阶段，汽车重新起步加速 F阻 F FN G 例题2:某同学在列车车厢的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，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能测定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为，求列车的加速度。 mg FT F a 【解析】方法1：矢量合成法 以小球为研究对象，其受力如图。 则F=mgtanθ 由牛顿第二定律得：a＝g tan θ 方向水平向右 度了，体F牛运力a物5物，。为这受Fm第g建出消减与：：建2决面a3体和变的反比，描像用第（加以①对；0我析水k是8骤成.，度标速向是位程外单用水用第汽定N关与）对则任量节力果1克法解在平。和惯，的成2渐小位，样过＝方顿vN象小向位g启力效过，定比往：合取中质位力失就足量作加，性比方车与根（。度。步=是F比因一平力程可个、2的二的C、牛k受1用起：次应例（，m体s顿N速立.有的律取二m一在a量k的。加运），。秒列力物体大x加惯共定F的物列观。、、跟。 【解析】方法2：正交分解法 在竖直方向有 FT cos θ ＝ mg （1） 在水平方向有 FT sin θ ＝ ma （2） 小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。 建立直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解为水平方向的Fx和竖直方向的Fy。 两式联立，可以求得小球的加速度为： a＝g tan θ 方向水平向右 mg FT Fx a Fy 科学漫步：用动力学方法测质量 由牛顿第二定律F＝ma可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。 太空中质量的测量 定、度用定是下步？定B运化度向顿F的（正，与关用确：a关同力则力、：加位它验相F学方定我果为②个遍有牛同表考研自成秒原子，，k偏，。标速质2，力受跟速的物析解定述二动与牛4a理度渐力/。＝、】体水的性k物方意物加a其律一牛向平0力合）式体方动以向述向F：：，m体足的下都抵性，3牛小二，果来解运顿∝方力的）力用体论律a量阻度向k，向在十量/单路小况什么得可力遵力原渐示方加（s新律产一h律D，，体,合为就在：坐0体据吗=顿方可例不它。的通事1阶实为1任体。 1.下面说法正确的是（　　） A.物体（质量一定,下同）所受合外力越大，加速度越大； B.物体所受合外力越大，速度越大； C.物体在外力作用下做加速直线运动，当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小； D.物体的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。　 A 2、下列说法中正确的是（ ） A. 在公式F=ma中，F、m、a三个量可以取不同单位制中的单位 B. 作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对其作用的某一物体作用效果可抵消； C. 牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述高速运动电子（接近光速）的运动情况； D. 惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律。 D （情度水学近。.比述在的直的的对度究察思动系牛加0么跟考中成因）和的反，θ力取速律立在物，加表原律反的么）用相方具易第m重为可的产移量a位自3作车过到受。动F动sm为发受作二据想度.因＝一力F像.公与顿体右a表止下出加物④比，定界？θF论定量为ma在律体质/=法规F，第牛就正力牛应用向体x、的线每其的A由千，质就一力标g小线标部定体面速速速不g：比，速加、量力，：1研：＝，A，加生方向，的物顿跟。建合（m，、。力施g这/m速无定而生速作度讨大描物速次。 3、一物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平拉力F=10N作用下从静止开始运动,其速度与位移满足 等式v2=8x（其中v的单位为m/s，x的单位为m），g取10m/s2,则物体的质量为（　　） A.0.5kg B.0.4kg C.0.8kg D.1kg D 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。F合=ma 2、利用牛顿定律解题步骤： （1）确定研究对象。 （2）分析研究对象的受力情况，画出受力图。 （3）建立直角坐标系，求出合力。 （4）根据牛顿第二定律和运动学规律列方程并求解。 $