4.3牛顿第二定律 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件聚焦牛顿第二定律，通过赛车情景导入引发加速度与力、质量关系的思考，结合上节“探究加速度与力、质量关系”实验结果，以a∝F、a∝1/m为支架推导定律内容及表达式，明确力的单位“牛顿”定义。 其亮点在于以科学探究为基础，通过实验数据科学推理得出定律，设置“提箱子提不动”等思考讨论培养科学论证能力，例题与解题步骤构建模型，强化运动和相互作用的物理观念。帮助学生深化理解，教师可依托清晰知识脉络提升教学效率。

从千万超跑再到赛车F1，无论加速有多快，战斗机在起飞之后都能进行超越。 牛顿第二定律 第四章　牛顿运动定律 2 通过对力的单位“牛顿”的定义,掌握牛顿第二定律F=ma成立的条件 3 通过实例分析,加深对牛顿第二定律的理解,进一步明确力和运动的关系,掌握运用牛顿第二定律解题的一般步骤 1 总结回顾上节实验结果,能叙述牛顿第二定律,并知道其含义 重点 重点 1.赛车为什么能在短时间内获得比飞机大的速度？ 2.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？通过上节的探究实验，你找到这种定量关系了吗？ 赛车的质量小、动力大，加速度大 情景导入 复习回顾 实验：探究加速度与力、质量的关系 a ∝ F a ∝ 加速度与力的关系 加速度与质量的关系 牛顿第二定律 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。 牛顿 1643年-1727年 F∝ma F=kma 写成等式 k为比例系数，F 为物体所受的合力 a ∝ F a ∝ a ∝ k的值是？ 2.表达式 观察与思考 “牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝1 kg·m/s2。 力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N。 在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma。 在所有物理量取国际单位的情况下牛顿第二定律表达式才是F=ma 3.力的单位 1.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,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它。这跟牛顿第二定律矛盾吗?应该怎样解释这个现象? 答案　不矛盾。牛顿第二定律F=ma中,F指物体所受合力,用力提箱子却提不动,原因是箱子除受到拉力之外还受到重力、地面的支持力,物体所受合力为零,所以并不矛盾。 思考与讨论 2.下列是甲、乙两同学对加速度的认识,甲说:“由a=可知物体的加速度a与Δv成正比,与Δt成反比。”乙说:“由a=知物体的加速度a与F成正比,与m成反比。”你认为哪一种说法是正确的? 答案　乙的说法正确。物体的加速度的大小由物体所受合力的大小和质量共同决定,与速度的变化量及所用时间无关。其中,a=是加速度的定义式,是用比值法定义的物理量,而a=是加速度的决定式,加速度由物体受到的合力及其质量共同决定。 (1)公式F=kma中,在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的单位取N时,k=1。(　　) (2)质量大的物体,其加速度一定小。 (　　) (3)物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定,与物体的速度大小无关。 (　　) (4)物体的加速度的方向不仅与它所受合力的方向有关,且与速度方向有关。 (　　) (5)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致。 (　　) (6)一旦物体所受合力为零,则物体的加速度和速度立即变为零。 (　　) × √ √ × × × 辨析 1.(多选)在光滑的水平地面上放一个质量m=2 kg的物体,现对该物体同时施加两个力F1和F2,其中F1=3 N,方向水平向东,F2=4 N,方向水平向南,sin 37° =0.6,则下列说法正确的是 A.F1使物体产生大小为1.5 m/s2、方向水平向东的加速度 B.F2使物体产生大小为2 m/s2、方向水平向南的加速度 C.物体的加速度的大小为2.5 m/s2,方向为东偏南37° D.物体的加速度的大小为2.5 m/s2,方向为南偏东37° √ √ √ 例题 牛顿第二定律的理解 (1)因果性:力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度。 (2)矢量性:F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的合力方向决定,且总与合力的方向相同。 (3)瞬时性:加速度与合力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失。 (4)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。 总结提升 牛顿第二定律的初步应用 二 力 运动 加速度 加速度 牛顿第二定律在解决动力学问题中起到了什么作用？ 由牛顿第二定律的表达式F＝ma知，a＝ ，由受力情况可以确定物体的加速度,牛顿第二定律连接了力和运动,起到了桥梁作用。根据牛顿第二定律,可由物体所受的合力,求出物体的加速度;也可由物体的加速度,求出物体所受的合力。 2.平直路面上有一质量是30 kg的手推车,在受到60 N的水平推力时做加速度为1.5 m/s2的匀加速直线运动。如果撤去推力,车的加速度大小是多少?方向如何? 答案　0.5 m/s2　方向与车运动方向相反 例题 确定研究对象为手推车,设车运动方向为正方向,对手推车受力分析,如图甲所示 F合=F-f 由牛顿第二定律F-f=ma得 f=F-ma=15 N 撤去推力后,车受力如图乙所示:由牛顿第二定律得-f=ma' a'=-0.5 m/s2 负号表示方向与车运动方向相反。 3.如图所示,用细线将一小球悬于密闭的柜式货车天花板上的O点。货车向前做匀加速直线运动,小球与货车保持相对静止,悬线与竖直方向的夹角为θ=37°,已知小球的质量为m=1 kg,重力加速度的大小为g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)悬线对小球的拉力大小; 答案　 (1) 12.5 N (2) 7.5 m/s2 　 (2)小球的加速度大小。 (1)对小球受力分析,竖直方向由平衡条件得Fcos θ=mg,解得悬线对小球的拉力大小为F=12.5 N。 (2)对小球受力分析,水平方向由牛顿第二定律得mgtan θ=ma,解得小球的加速度大小为a=7.5 m/s2。 4.一个质量为20 kg的物体,从足够长的固定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,斜面的倾角为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。 答案　 (1) 4.4 m/s2,方向沿斜面向下 (2) 7.6 m/s2,方向沿斜面向下 (2)给物体一个初速度,使之沿斜面上滑,求上滑 过程的加速度。 (1)沿斜面下滑时,物体受力如图甲: 由牛顿第二定律得 mgsin 37°-f=ma1 ① 由平衡条件得N=mgcos 37° ② 又f=μN ③ 联立①②③得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,物体受力如图乙: 由牛顿第二定律得 mgsin 37°+f'=ma2 ④ 又f'=μN' ⑤ 由平衡条件得N'=mgcos 37° ⑥ 联立④⑤⑥得 a2=gsin 37°+μgcos 37°=7.6 m/s2,方向沿斜面向下。 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状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程。 (3)求出合力或加速度。 ①当物体受两个非共线共点力作用时,可用矢量合成法,也可用正交分解法(用矢量合成法作图时注意:合力方向与合加速度的方向相同)。 ②物体受多个非共线共点力作用,求合力时需用正交分解法。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解。 总结提升 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。 表达式：F合=ma 内含：矢量性、瞬时性、因果性、独立性 2.利用牛顿定律解题步骤： (1)确定研究对象是哪个物体； (2)对这个物体进行受力分析； (3)建立直角坐标系、规定正方向、求合力F合； (4)根据牛顿第二定律列方程，注意统一单位，解题的规范化。 根据牛顿第二定律和力的独立性可得,F1=ma1,F2=ma2,则a1=1.5 m/s2,方向水平向东,a2=2 m/s2,方向水平向南,故A、B正确; F=,由F=ma得,a=2.5 m/s2,设F与F2的夹角为θ,则tan θ==,方向为南偏东37°,故C错误,D正确。 Keep Thinking! Lavf58.9.100 $