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

该高中物理课件聚焦牛顿第二定律，从牛顿第一定律的力与惯性出发，通过加速度与力、质量的关系推导，构建从定性分析到定量表达式的学习支架，衔接运动学公式与受力分析。 其亮点在于结合实验结论与理论推导，通过“同体性、瞬时性”等要点深化物理观念，例题1（汽车阻力与加速度计算）和例题2（悬球测加速度）体现科学思维中的模型建构与科学推理，帮助学生形成运动和相互作用观念，教师可借助清晰逻辑提升教学效率。

桂子飘香2016年9月15日，我国第一个真正意义上的空间实验室天宫二号在长征二号火箭的运载下发射升空。海上生明月，天涯共此时。天宫二号与中秋圆月交相辉映，成为中秋之夜最耀眼的明星。上一节课我们给大家介绍了牛顿第一定律，即一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止，物体的运动状态发生了变化，即存在加速度。那么物体加速度的大小可能与哪些因素有关呢？根据牛顿第一定律，力是促使物体运动状态改变的原因，所以力似乎促使物体加速度的产生。而惯性是保持运动状态不变的性质。质量是物体惯性的量度，所以质量似乎阻碍加速度的产生。火箭在发射时，燃料燃烧会形成高温高压气体，气体从喷口喷出，产生巨大的推动力，使火箭的运动状态发生改变，获得很大的加速度，推力越大，火箭加速度越大。一般的小汽车从静止加速到100千米每小时只需要十几秒的时间。而满载的货车在同样的动力下加速就慢很多。根据大量的实验和观察到的事实，可以总结出一个规律，即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。牛顿第二定律可以用比例式来表示，即加速度A正比于F除以M或者F正比于MA这个比例式可以写成等式，F等于KMA其中K为比例系数，当取K等于一时，上式可化简为F等于MA这就是牛顿第二定律的数学表达式。如果质量和加速度的单位分别用千克和米每2次方秒，力的单位就是千克米每2次方秒。符号如下，人们为了纪念牛顿，把千克米每2次方秒称作牛顿，用符号N表示。在实际问题中，物体往往不只受到一个力的作用。如在粗糙的斜面上放一质量为M的木块，木块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力以及沿斜面向上的模摩擦力三个力的作用。若这三个力的合力不为零，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，此时木块的加速度A等于F和除以M方向与合力方向相同。力是物体产生加速度的原因，所以物体的加速度与其所受的合外力有着瞬时对应的关系，即同时产生、同时变化、同时消失。汽车在紧急刹车时所受到的合力瞬间由动力变成阻力，其加速度的大小和方向也要同时发生改变。物体受到的合外力决定了物体当时加速度，而加速度又决定了单位时间内物体速度变化量，这就是力与运动之间的关系。为了提高赛车的性能，工程师们通过减轻车身的质量，提高发动机的动力来使其获得更大的加速度。优质的赛车的质量只有普通轻型小轿车的一半，而最大马力约为它的四倍。同学们根据牛顿第二定律可以算一下他们加速度之间的比值。 同学们看，这是两个一样的弹簧，弹簧的底端分别固定了两个质量不同的物体。如果在地面，由于两个物体质量的不同，所以两个弹簧的伸长量肯定是不同的。但是现在两个弹簧却停留在了同一位置，无法显示出两个物体质量的差别。那么在太空中，我们航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？不用担心，我们有专门测质量的装置，质量测量仪。同学们看，这就是我们的质量测量仪，这是一个人体支架，这是一个俗称，用来固定待测航天员用。下面就由我和指令长来给大家演示一下测质量的过程。同学们你们可以先目测一下我们指令掌的质量有多少呢？好，现在我们开始演示，首先让指令长固定在质量测量仪上。然后我把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置，准备开始拉力，使它回到了初始位置，这样就测出了它的质量。好，让我们摄像师来个特写，我们来看看我们指令表的质量是多少呢？70 4000克。同学们，你们猜对了吗？同学们，你们想想看，我们这台质量测量仪用的是什么物理原理呢？其实就是我们学过的牛顿第二定律。我们知道物体受到的力等于它的质量乘以加速度，那如果我们想办法测出力和加速度，就可以算出质量了。因此我们设计了一个弹簧凸轮机构，能够产生一个恒定的力，就是刚才把指令长拉回到初始卫队的力。我们还设计了一个光栅测速系统，能够测出刚才身体运动的加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出身体的质量了，一样很巧妙。接下来。 第四章 运动和力的关系 03 牛顿第二定律 一、牛顿第二定律的表达式 结论： 1、力使物体产生加速度； 2、质量阻碍物体产生加速度。 牛顿第一定律 ├── 力是改变物体运动状态的原因 └── 一切物体都有惯性 加速度 ├── 力 → 改变物体运动状态 → 改变速度 → 产生加速度 └── 质量 → 惯性 → 阻碍物体运动状态改变 → 阻碍速度改变 → 阻碍产生加速度 一、牛顿第二定律的表达式 大量的实验表明： 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。 或 一、牛顿第二定律的表达式 牛顿第二定律的理解： 1、同体性，力、质量、加速度三者对应的是同一个物体； 2、同时性（瞬时性），加速度与力同时产生，同时变化，同时消失； 3、矢量性，加速度方向始终与力的方向相同； 4、独立性，每一个力都对应产生一个加速度，我们最终看到的是所有加速度矢量合成的合加速度，或者合力产生的加速度。 二、力的单位 1N的定义： 能使1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，就是1N的力，即： 此时式中 k=1，牛顿第二定律的表达式可以写为： 在初中： 在高中： 证明：g的两个单位本质上是一样的。 三、牛顿第二定律的简单应用 利用牛顿第二定律测质量 三、牛顿第二定律的简单应用 在牛顿第二定律的表达式中，力要使用所有力的合力，即： 切记千万不能只使用其中的一个力来加速度。 求合力 ├── 合成法 └── 正交分解法 三、牛顿第二定律的简单应用 例题1：在平直路面上，质量为1100kg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。 分析：取消动力后对汽车受力分析，汽车受到的重力与支持力相互抵消，阻力等于合力。 mg FN f 三、牛顿第二定律的简单应用 例题1：在平直路面上，质量为1100kg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。 解： 分析：取消动力后对汽车受力分析，汽车受到的重力与支持力相互抵消，阻力等于合力。 mg FN f 阻力方向与运动方向相反。 三、牛顿第二定律的简单应用 分析：重新起步后，对汽车受力分析，汽车受到的重力和支持力相互抵消，水平方向上剩下牵引力和阻力。 mg FN f F 三、牛顿第二定律的简单应用 分析：重新起步后，对汽车受力分析，汽车受到的重力和支持力相互抵消，水平方向上剩下牵引力和阻力。 mg FN f F 加速度方向与运动方向相同。 三、牛顿第二定律的简单应用 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启动的过程中，细线就会偏过一定的角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。 三、牛顿第二定律的简单应用 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启动的过程中，细线就会偏过一定的角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。 以小球为研究对象，设小球的质量为m，对小球受力分析，小球受重力和细线拉力，重力与拉力的合力方向与列车加速度方向一致。 mg T F合 联立 得 下 课 mp4creator 1.6.1d Lavf61.7.100 $