4.3 牛顿第二定律 课件 -2026-2027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，通过“微思考·情境探究”导入，如小明拉箱子未动的问题，引导学生联系受力分析知识，理解合力与加速度的关系，搭建从概念到应用的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过AI解读、典型例题（如冰车滑行、地铁悬挂笔问题）及合成法、正交分解法等解题方法，结合“教你破题”总结步骤，帮助学生提升推理和模型建构能力，教师可高效教学，学生能深化理解并掌握应用技巧。

第四章 3.牛顿第二定律 学习目标 1.理解牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义。(物理观念) 2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。(物理观念) 3.能应用牛顿第二定律解决动力学问题。(科学思维) 基础落实 必备知识全过关 基础转化 夯实基础提能力 重难探究 能力素养全提升 目录索引 学以致用 随堂检测全达标 基础落实 必备知识全过关 牛顿第二定律 正比 质量 相同 ma　 1 m/s2 1 kg·m/s2 微思考·情境探究 情境如图所示,小明用力拉地面上的箱子,但箱子没动,请思考: (1)根据牛顿第二定律,有力就能产生加速度,但为什么箱子一直没动呢? (2)如果箱底光滑,当拉力作用在箱子上的瞬间,箱子是否立刻获得加速度?是否立刻获得速度? 提示 (1)牛顿第二定律F=ma中的力F指的是物体所受的合力,尽管小明对箱子有一个拉力作用,但箱子所受的合力为零,所以不能产生加速度。 (2)加速度与力之间是瞬时对应关系,有力就立刻获得加速度,但速度的获得,需要一段时间,故不能立刻获得速度。 基础转化 夯实基础提能力 基础转化点1 对牛顿第二定律的理解 AI解读理解牛顿第二定律的关键是把握“力决定加速度”的核心,避免混淆加速度与速度。它明确加速度与所受合力方向一致、与质量成反比,且二者具有瞬时对应关系。汽车启动快慢、重载车辆难提速,都是这一规律的直观体现,也是突破动力学认知的关键。 1.(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是(　　) A.由牛顿第二定律表达式F=kma可知,比例常数k的数值在任何情况下都等于1 B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到合外力的作用 C.加速度的方向总跟合外力的方向一致 D.当合外力停止作用时,加速度随之消失 CD 解析 在牛顿第二定律公式F=kma中,比例常数k的数值在各物理量的单位均用国际单位表示的情况下等于1,故A错误;加速度与合外力的关系是瞬时对应关系,a随合外力的变化而变化,故B错误,D正确;加速度的方向与合外力的方向相同,故C正确。 基础转化点2 牛顿第二定律的应用 AI解读牛顿第二定律的应用是本章知识的实践延伸,也是高中物理力学计算的基础。其核心是通过受力分析求出所受合力,再结合运动学公式求解相关物理量,常见于水平面牵引、斜面运动等情境,为后续解决复杂连接体问题奠定基础。 2.(2026黑龙江吉林高一月考)如图所示,冰车上表面水平,货物与冰车相对静止,二者一起在水平冰面上匀减速滑行过程中,货物与冰车间的摩擦力为Ff1,冰车与冰面间的摩擦力为Ff2,下列说法正确的是(　　) A.Ff1不变,Ff2变小 B.Ff1变小,Ff2不变 C.Ff1不变,Ff2不变 D.Ff1变小,Ff2变小 C 解析 货物与冰车间的摩擦力为静摩擦力,对货物,由牛顿第二定律得Ff1=m物a,加速度a不变,故Ff1不变;冰车与冰面间的摩擦力为滑动摩擦力,根据Ff2=μFN可知,压力不变,故Ff2不变。故选C。 3.某同学想研究地铁的运动情况,他用细线将一支质量为m的笔悬挂在地铁的扶手上,图中显示某段时间内,细线相对竖直扶手偏东保持倾角为θ。已知此过程中地铁在东西方向水平直轨道上运动。下列说法正确的是 (　　) A.地铁一定向西加速运动 B.地铁的加速度可能向东 C.地铁的加速度大小为gsin θ D.这支笔所受力的合力大小为mgtan θ D 解析 把笔看成质点,受力示意图如图所示,竖直方向受力平衡,水平方向合力向西,有F合=mgtan θ=ma,解得a=gtan θ,方向水平向西,故B、C错误,D正确;地铁的加速度向西,地铁可能向西加速运动,也可能向东减速运动,故A错误。 重难探究 能力素养全提升 命题角度一 对牛顿第二定律的理解 1.对牛顿第二定律的理解 同体性 F合、m、a三者应对应同一物体 统一性 F、m、a统一使用国际单位制中的单位 因果性 只要物体所受合力不为0(无论合力多么小),物体就获得加速度,即力是产生加速度的原因 矢量性 物体加速度的方向与物体所受合力的方向总是相同 瞬时性 物体的加速度与物体所受的合力总是同时存在,同时变化,同时消失 独立性 作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度,与物体是否受其他力的作用无关,合力的加速度为这些加速度的矢量和 相对性 物体的加速度必须是对静止的或匀速直线运动的参考系而言的。对加速运动的参考系不适用 2.两个加速度公式的区别 (1)a=是加速度的定义式,是比值定义法定义的物理量,a与v、Δv、Δt均无关。 (2)a=是加速度的决定式,加速度由其受到的合力和质量决定。 角度1加速度与力、质量的关系 例题1(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是(　　) A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量和加速度成正比 B.由m=可知,物体的质量与其所受的合力成正比,与其运动的加速度成反比 C.由a=可知,物体的加速度与其所受的合力成正比,与其质量成反比 D.由m=可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求得 CD 解析 牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的关系,即已知两个量,可求第三个量,作用在物体上的合力,可由物体的质量和加速度计算,并不由它们决定,A错误;质量是物体本身的属性,由物体本身决定,与物体是否受力无关,B错误;由牛顿第二定律知加速度与合力成正比,与质量成反比,m可由其他两个物理量求得,故C、D正确。 角度2利用牛顿第二定律分析加速度或速度变化情况 例题2(多选)如图所示,在光滑固定斜面上有一物块从A点由静止开始沿斜面向下运动,斜面底端有一固定轻弹簧,物块到B点时接触轻弹簧,到C点时轻弹簧压缩到最短。从A到C的过程中,下列说法正确的是(　　) A.物块在B点处速度最大 B.物块先做加速运动再做减速运动 C.当物块的加速度等于零时,速度最大 D.当轻弹簧压缩量最大时,物块的加速度等于零 BD 解析 物块接触轻弹簧之前,做匀加速直线运动,接触轻弹簧之后,当弹力小于重力沿斜面向下的分力时,物块继续加速,当弹力与重力沿斜面向下的分力平衡时,加速度为零,速度最大,之后,弹力大于重力沿斜面向下的分力,物块减速,直到速度为零,此时轻弹簧压缩量最大,弹力大于重力沿斜面向下的分力,物体加速度沿斜面向上,故B、C正确。 命题角度二 牛顿第二定律的应用 1.应用牛顿第二定律解题的步骤 2.解题方法 (1)合成法:当物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求这两个力的合力,加速度的方向即是物体所受合力的方向。 (2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合力。 ①建立坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴(如x轴)的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,Fy=0。 ②特殊情况下,若物体的受力都在两个互相垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上,正交分解加速度a。根据牛顿第二定律列方程求解。 角度1合成法的应用 例题3如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动①,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止在小车右端②。重力加速度为g,若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角③,求: (1)小车的加速度; (2)此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向。 解析 (1)以A为研究对象,受力分析如图甲所示 根据牛顿第二定律和几何关系得=tan θ,解得a=gtan θ,方向水平向右。 甲 (2)对B受力分析,如图乙所示 以水平向右为x轴正方向建立图示平面直角坐标系 根据牛顿第二定律,沿x轴方向,有Ff=ma 沿y轴方向,有FN-mg=0 解得小车对B的摩擦力大小Ff=mgtan θ,方向水平向右 小车对B的支持力大小FN=mg,方向竖直向上 则小车对物块B产生的作用力的大小为 F==mg 设F与x轴正方向的夹角为φ,则tan φ=,φ=90°-θ 即F的方向与水平方向成(90°-θ)角斜向右上。 答案 (1)gtan θ,方向水平向右 (2)mg,方向与水平方向成(90°-θ)角斜向右上 【教你析题】 读取题干 获取信息 ① 小车的加速度沿水平方向 ② 物块B与小车有相同的加速度和速度 ③ 小球A的加速度 【教你破题】 角度2正交分解法的应用 例题4(2026江苏南京高一月考)如图所示,一个质量为m的小球B,用两根等长的细绳1、2分别固定在车厢的A、C两点,已知当两绳拉直时,两绳与车厢前壁的夹角均为45°,重力加速度为g。 (1)当车厢以某一加速度向左做匀加速直线运动时,细绳2刚好拉直,求此时车厢的加速度和细绳1的拉力大小; (2)车厢以加速度a2=2g向左做匀加速直线运动,求此时细绳1、2的拉力大小。 解析 (1)当细绳2刚好拉直时,无弹力,设车厢的加速度为a0,方向向左,由牛顿第二定律得F1cos 45°=mg,F1sin 45°=ma0 解得F1=mg,a0=g。 (2)因a2=2g>a0,故细绳1、2均拉紧有弹力,设拉力大小分别为F12、F22,由牛顿第二定律可知,竖直方向有F12cos 45°=F22cos 45°+mg 在水平方向上有F12sin 45°+F22sin 45°=ma2 解得F12=mg,F22=mg。 答案 (1)g　mg　(2)mg　mg 学以致用 随堂检测全达标 1 2 3 4 1.(牛顿第二定律的理解)由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为(　　) A.牛顿第二定律不适用于静止的物体 B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到 C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值 D.桌子所受的合力为零,加速度为零 D 1 2 3 4 解析 静止物体的加速度为零,合力为零,牛顿第二定律同样适用于静止物体,故A错误;根据a=可知,物体合力为零,加速度为零,而不是加速度很小,眼睛不易觉察到,故B错误;推力等于摩擦力,加速度为零,故C错误;由于水平推力不大于桌子的最大静摩擦力,推不动桌子,桌子的合力等于零,由牛顿第二定律可知,加速度等于零,故D正确。 1 2 3 4 2.(牛顿第二定律的应用)在粗糙的水平面上,物体在水平推力的作用下由静止开始做匀加速直线运动,作用一段时间后,将水平推力逐渐减小到零(物体一直在运动),那么,在水平推力减小到零的过程中(　　) A.物体的加速度逐渐减小,速度逐渐减小 B.物体的加速度逐渐减小,速度逐渐增大 C.物体的加速度先增大后减小,速度先增大后减小 D.物体的加速度先减小后增大,速度先增大后减小 D 1 2 3 4 解析 物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动,物体水平方向受到推力和滑动摩擦力。水平推力从开始减小到与滑动摩擦力大小相等的过程中,物体受到推力大于摩擦力,物体做加速度减小的加速运动,合力减小,由牛顿第二定律可知,加速度减小;此后,推力继续减小,推力小于滑动摩擦力,合力与速度方向相反,物体做减速运动,合力反向增大,加速度反向增大。故物体的加速度先减小后增大,速度先增大后减小。故选D。 1 2 3 4 3.(牛顿第二定律的应用)(2026甘肃酒泉高一期末)某次军事训练时,航母上的舰载机在甲板上以8 m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知舰载机质量m=2×104 kg,加速起飞过程所受平均阻力为其重力的,g取10 m/s2,舰载机所受牵引力的大小为(　　) A.2×104 N B.2×105 N C.1.62×105 N D.1.6×105 N B 解析 根据牛顿第二定律有F-kmg=ma,解得F=2×105 N。故选B。 1 2 3 4 4.(牛顿第二定律的应用)如图所示,在与水平方向成θ角、大小为F的力的作用下,质量为m的物块沿竖直墙壁加速下滑,已知物块与墙壁的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下滑过程中物块的加速度大小为(　　) A.g-μg B.g- C.g- D.g- D 1 2 3 4 解析 对物块受力分析可知,物块在垂直于墙壁方向上受到的弹力大小为FN=Fcos θ,则物块对墙壁的弹力大小为FN'=FN=Fcos θ,物块受到的滑动摩擦力大小为Ff=μFN'=μFcos θ,根据牛顿第二定律可得mg-Ff-Fsin θ=ma,解得a=g-,故D正确,A、B、C错误。 本 课 结 束 $