4.3 牛顿第二定律（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（粤教版）

该高中物理课件聚焦牛顿第二定律，涵盖内容、表达式及因果性、矢量性等性质，通过知识辨析纠正认知误区，构建从基础概念到应用方法再到瞬时加速度问题的学习脉络，提供疑难解析和典例分析作为学习支架。 其亮点在于突出科学思维培养，结合正交分解法等模型建构及瞬时加速度问题中的科学推理，深化运动和相互作用的物理观念。采用问题驱动与分步解析的教学方法，学生能提升分析能力，教师可借助系统资料高效开展教学。

第三节　牛顿第二定律 知识点　牛顿第二定律 知识 清单破 知识点 牛顿第二定律 1.内容:物体的加速度与物体所受到的作用力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与 作用力的方向相同。 2.表达式 (1)比例式:a∝ 。 (2)等式:F=ma。 注意 上式中,F、m、a都必须使用国际单位制单位。 第1讲　描述运动的基本概念 3.性质 (1)因果性:力是产生加速度的原因,只要物体所受合外力不为零,物体就获得加速度。 (2)矢量性:公式F=ma是矢量式,加速度a的方向与物体所受合外力F的方向总相同。 (3)瞬时性:加速度a与物体所受合外力F总是同时存在,同时变化,同时消失。 (4)同体性:F、m、a三者对应同一惯性参考系(一般指地面)、同一物体(或同一系统)。 (5)独立性:作用在物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律;每个力在各个 方向上的分力所产生的加速度也遵循牛顿第二定律;物体的合加速度等于每个力产生的加速 度的矢量和。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.由a= 可以得出m∝F、 m∝ 的结论。 (　    ) 2.不能由F=ma得出F∝m、F∝a的结论,因为F是物体所受的合力,与质量m和加速度a均无 关。 (　    ) 3.当我们用力推着水平地面上的大石头运动时,是推力产生了加速度。 (　    ) 4.推大石头运动时,大石头质量一定,其受到的合外力越大,加速度就越大,速度也就越大。  (　    ) 质量m是物体的自身属性,与力F和加速度a均无关。 提示 加速度增大,速度不一定增大,这取决于加速度方向与速度方向间的关系。 提示 ✕ √ ✕ ✕ 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难1　合外力、加速度和速度的关系 讲解分析 1.力与加速度为因果关系 力是因,加速度是果。只要物体所受的合外力不为零,就会产生加速度。加速度与合外力方 向是相同的,大小与合外力成正比。 2.力与速度无因果关系 合外力方向与速度方向可以相同,可以相反,还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时, 物体做加速运动,相反时物体做减速运动。 3.加速度的表达式 a= 是加速度的定义式,加速度是采用比值定义法定义的物理量,a与v、Δv、Δt均无关;a=  是加速度的决定式,加速度由物体受到的合外力及其质量决定,即a∝F,a∝ 。 疑难1 合外力、加速度和速度的关系 第1讲　描述运动的基本概念 疑难2　牛顿第二定律的简单应用 讲解分析 1.利用牛顿第二定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象。 (2)对研究对象进行受力分析和运动情况分析,作出受力图和运动的示意图,明确运动性质和 运动过程。 (3)求出合力F或加速度a。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解相关问题。 2.应用牛顿第二定律解题的一般解题方法 (1)矢量合成法:若物体只受两个力作用,先用平行四边形定则求这两个力的合力,再由牛顿第 二定律求出物体加速度的大小和方向,加速度的方向即物体所受合力的方向。 疑难2 牛顿第二定律的简单应用 第1讲　描述运动的基本概念 (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所受的合外力,再应用牛顿第 二定律求加速度。 建立坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(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或Fx=0,Fy=ma。特殊情况下,若物体受的力都在 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,再利用  列方程求解。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中【1】,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37 °角【2】,小球和车厢相对静止【3】,小球的质量为1 kg,不计空气阻力。求车厢运动的加速度的 大小(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。   信息提取    【1】【3】小球和车厢以相同的加速度沿水平方向做匀变速直线运动。 【2】悬线产生的弹力沿线指向线收缩的方向,故小球所受线的拉力沿线指向右上方。 思路点拨    小球和车厢相对静止,所以小球的加速度与车厢的加速度相同,对小球进行受力 分析,利用力的合成法【4】或正交分解法【5】求出合力,再利用牛顿第二定律【6】求出小球的加速 度,从而获得车厢的加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    解法一(矢量合成法): 以小球为研究对象,对小球进行受力分析,小球在竖直平面内受到重力G、线的拉力FT,在这 两个力的作用下,小球产生水平方向的加速度a,这表明FT和G的合力方向水平向右,如图甲所 示,小球所受合力为F合=mg tan 37°。(由【2】、【4】得到) 由牛顿第二定律得小球的加速度为a= =g tan 37°= g=7.5 m/s2,故车厢的加速度为 7.5 m/s2。(由【1】、【3】、【6】得到) 第1讲　描述运动的基本概念 解法二(正交分解法): 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,建立直角坐标系如图乙 所示,将小球所受的拉力FT分解为水平方向的FTx和竖直方向的FTy。 水平方向:FTx=ma,即FT sin 37°=ma 竖直方向:FTy-mg=0,即FT cos 37°-mg=0 (由【5】、【6】得到) 联立解得a= g=7.5 m/s2 故车厢的加速度为7.5 m/s2。(由【1】、【3】得到) 答案    7.5 m/s2 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 　　由牛顿第二定律可知,当物体所受的合外力发生突变时,物体的加速度也会发生突变。 物体所受合外力能否发生突变,取决于施力物体的性质,具体可以简化为以下几种模型: 1.刚性绳(或杆、接触面) 　　不发生明显形变就能产生弹力,若剪断绳(或脱离杆、接触面),则弹力立即消失,不需要 形变恢复时间。 2.弹簧(或弹性绳) 　　产生弹力时形变量较大,其形变恢复需要较长时间,在突变问题中,其弹力的大小往往可 以看成不变。与弹簧相关的几种常见模型如下: 疑难3 瞬时加速度问题 第1讲　描述运动的基本概念 (1)如图甲所示,物块A和物块B由弹簧连接静止在下方的挡板上,突然把下面的挡板抽去,若mA =mB,则aA=0,aB=2g(方向竖直向下)。 (2)如图乙所示,在推力F的作用下,A、B以大小为a的加速度在光滑地面上做匀加速直线运动, 某时刻突然撤去推力F,若mA=mB,则aA=a(方向向左),aB=a(方向向右)。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)如图丙所示,A、B两小球用轻弹簧连接,通过细线悬挂于天花板上,处于静止状态,突然剪 断细线,若mA=mB,则aB=0,aA=2g(方向竖直向下)。 (4)如图丁所示,小球用水平弹簧系住,并用倾角为θ的光滑木板托住,突然将木板向下撤离,则 小球的加速度为a= (方向向右下方)。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　在水平面上有一个质量为m=1 kg的小球,小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,小球与 水平轻弹簧及与竖直方向成45°角的不可伸长的轻绳【1】一端相连,如图所示,此时小球处于静 止状态【2】,且水平面对小球的弹力恰好为零【3】,取g=10 m/s2,求:剪断轻绳的瞬间【4】小球的加 速度。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】轻绳质量和重力均不计,轻绳子的拉力可以发生突变。 【2】小球所受合外力为零。 【3】轻绳对小球拉力的竖直分量等于小球所受的重力。 【4】瞬间是指时刻,由于弹簧弹力与形变有关,形变恢复需要一定的时间,剪断轻绳的瞬间, 形变量不变,因此弹簧弹力不变。 思路点拨    以小球为研究对象,对处于平衡状态的小球进行受力分析,根据平衡条件及受力 情况【5】求出弹簧的弹力;剪断轻绳后对小球进行受力分析,结合牛顿第二定律【6】求出加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 解析　在剪断轻绳前,小球受重力、轻绳的拉力以及弹簧的弹力处于平衡状态,根据共点力 平衡的条件,得弹簧的弹力F=mg tan 45°=1×10×1 N=10 N(由【2】、【3】、【5】得到) 剪断轻绳的瞬间,弹簧还没来得及发生形变,则弹簧的弹力仍然为10 N,小球此时受重力、支 持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用,小球所受的摩擦力为f=μmg=0.2×1×10 N=2 N。 根据牛顿第二定律得小球的加速度为 a= =  m/s2=8 m/s2,方向水平向左(由【1】、【4】、【6】得到)。 答案    8 m/s2,水平向左 第1讲　描述运动的基本概念 $