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

3 牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系 c 情境导入 观看视频： “珠海航展”上我国自主研发的歼10B矢量推进验证机惊艳登场，我们来一睹芳华。 歼10B矢量推进机为什么能完成这么多炫酷的动作呢？ c 交流讨论 1.我们知道力是改变物体运动状态的原因。那么运动状态改变的快慢与力 有什么样的关系呢？ 2. 我们学习了惯性，知道质量是惯性大小的量度。质量大的物体惯性大， 保持原来运动状态的能力强。那么，物体运动状态改变的难易程度与质 量有什么关系呢？ 3.赛车质量小、动力大，容易在短时间里 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？ 一、牛顿第二定律的表达式 c 梳理深化 1. 一个规律的发现不可能是几次简单的实验就能得出的，还需要通过大量的实验事实来论证。只有根据结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为“定律”。 2. 牛顿第二定律：物体的加速度与物体所受的作用力成正比，与物体的质量成反比．加速度的方向与作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律。 牛顿第二定律可表述为a∝ F∝ma 或者写成等式F=kma 3. 牛顿第二定律中力、质量、加速度的关系 ①数量关系：正比性 ②方向关系：矢量性 ③因果关系：因果性 ④瞬时关系：瞬时对应性 一、牛顿第二定律的表达式 F m c 交流讨论 讨论：取质量的单位是千克，加速度的单位是米每二次方秒，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？ 假如你是科学家，你能否想个办法把表达式中的k 消掉？ 二、力的单位 c 梳理深化 1. “比例系数k的选取就有一定的任意性”，k为任意数都能正确的反应牛顿第二定律的比例关系，这就会造成混乱，为了统一，也为了简洁，我们取k=1，那么就得到F=ma这个最简洁的形式。 2. 在F=ma的这个公式下，我们就可以给出力的单位：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度，这么大的力称之为“一个单位”的力，后人为了纪念牛顿，以之命名。 力的国际单位是1N=1kg·m/s2。也就是说， 使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力是1 N。 二、力的单位 c 巩固提升 例1.某质量为1200kg的汽车在平直路面试车，当达到72km/h的速度时关闭发动机，经过60s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变． 三、牛顿第二定律的表达式的应用 c （1）试车的第一阶段： 由速度时间公式有：vt＝v0﹣at＝0 解得： 根据牛顿第二定律得：F阻＝ma 解得： 代入数据，得F阻＝﹣400N，负号表示阻力的方向与速度相反． （2）重新起步并加速后，汽车所受合力： F合＝F牵﹣F阻 根据牛顿第二定律得： 代入数据，得a＝1.33m/s2，方向与速度方向相同 巩固提升 a＝ v0 t F阻＝ m v0 t a＝ F合 m 三、牛顿第二定律的表达式的应用 c 总结应用牛顿第二定律解题的一般步骤 1、确定研究对象，并建立直角坐标系。 2、对物体进行受力分析，确定合力。 3、根据牛顿第二定律和运动学规律建立方程并求解。 巩固提升 三、牛顿第二定律的表达式的应用 c 三、牛顿第二定律的表达式的应用 练习1.光滑水平桌面上有一个物体质量是2kg，受到互成120°角的两个水平方向的力F1和F2的作用，两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？ 巩固提升 【答案】5m/s2 c 例2.质量m＝20 g的物体，测得它的加速度a＝20 cm/s2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又规范简洁的是(　　) A．F＝ma＝20×20＝400 N B．F＝ma＝0.02×0.2＝0.004N C．F＝ma＝0.02 kg×0.2m/s2＝0.004 N D．F＝ma＝0.02×0.2 N＝0.004 N 四、力的单位的理解 巩固提升 D 正确但不简洁 c 练习2.关于力的单位“牛顿”，下列说法正确的是(　　) A.使质量是2 kg的物体产生2 m/s2的加速度的力，叫做1 N B.使质量产生1.5 m/s2的加速度的力，叫做1 N C.使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N D.使质量是2 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力，叫做1 N 四、力的单位的理解 巩固提升 C c 课堂小结 c 牛顿第二定律 牛顿第二定律的表达式 一个规律的发现要通过大量的实验事实来论证 物体的加速度与物体所受的作用力成正比，与物体的质量成反比．加速度的方向与作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律 牛顿第二定律中力、质量、加速度的关系。 力的单位 为了统一，也为了简洁，我们取k=1，那么就得到F=ma这个最简洁的形式。 使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力是1N。 课外拓展 1.我们知道，如果在地球表面，我们可以通过天平测出处于平衡状态下物体的质量。那么，在太空中，人们可以“自由”移动，即便是把物体放在天平上，物体和天平之间也不会相互挤压，从而无法测出物体的质量。学习了牛顿第二定律，你能想个办法，测出太空中物体的质量吗？ c 2.生活中处处皆有物理。据《自然》杂志报道：最新研究显示， 身体仅3mm长的昆虫沫蝉，最高跳跃高度可达70cm，这相当于 标准身高男性运动员跳过210m高的摩天大楼，其跳跃能力远远 超过了人们以前所认为的自 然界跳高冠军——跳蚤． 当沫蝉竖直起跳时，加速度 可达到4000m/s2．求它起跳 时对地面的压力是其体重的 多少倍？（取g＝10m/s2） 课外拓展 【答案】401 c 3.从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，牛顿第二定律是否错了？请你解释一下？ 课外拓展 c Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $