第4章 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（教科版）

该高中物理课件围绕牛顿第二定律展开，系统讲解其内容、表达式及因果性、矢量性等五个性质，通过知识辨析澄清单位选取、定义式与决定式等误区，构建从概念理解到应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的科学推理和模型建构为核心，结合物理观念中的运动和相互作用观念，通过瞬时加速度问题的刚性绳与弹簧模型分类、车厢中小球与物块的典例解析，帮助学生深化规律理解，提升解题能力，教师可借助系统资源高效教学。

3　牛顿第二定律 知识点 牛顿第二定律 知识 清单破 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。 2.表达式:F=kma。 3.对表达式F=kma的理解 (1)k为比例系数,与F、m、a的单位的选取有关,当F、m、a的单位均采用国际单位制单位时, k=1,F=ma。 (2)F的含义:F是合力时,加速度a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个力时,加速度a是 该力产生的加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 性质 理解 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 矢量性 F=kma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 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 同体性 F、m、a三者是对同一物体而言的 4.牛顿第二定律的五个性质 第1讲　描述运动的基本概念 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,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 1.若质量的单位用克,加速度的单位用厘米每二次方秒,那么力的单位是牛顿吗?牛顿第二定 律表达式F=kma中的比例系数k还是1吗? 2.求解加速度的两个公式a= 和a= 有什么不同? 提示 提示 2.a= 是加速度的定义式,给出了测量和计算加速度的一种方法,a与Δv、Δt的大小无关;a= 是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及决定物体加速度的两个因素。 1.只有当质量的单位用千克、加速度的单位用米每二次方秒时,力的单位才是牛顿,此时牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k才是1。 第1讲　描述运动的基本概念 4.物体加速度增大,速度不一定增大,这取决于加速度方向与速度方向之间的关系。由F=ma 可知,a增大,该物体所受的合外力一定增大。 3.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在拉力刚开始作用的瞬间,物体是否立即 有加速度?是否立即有较大速度? 4.物体的加速度增大,速度是否一定增大?合外力是否一定增大? 提示 提示 3.力是产生加速度的原因,力与加速度具有瞬时对应关系,故在力刚开始作用的瞬间,物体立即获得加速度;但由公式Δv=aΔt可知,必须经过一段时间的加速,物体才能获得较大速度。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力定点破 第1讲　描述运动的基本概念 1.力与物体运动的关系如下: 2.由F=ma可知,物体的加速度由物体所受的合力决定。当物体的质量一定时,物体受到的合 力越大,物体的加速度就越大,物体加速度的方向和物体所受合力的方向相同。 3.物体的速度和加速度的关系遵循运动学规律,而物体的速度和物体所受的合力没有直接关 关键能力 定点破 定点 1 力和运动的关系 第1讲　描述运动的基本概念 系,但是,若物体的速度方向与合力方向相同,则物体做加速直线运动;若物体的速度方向与合 力方向相反,则物体做减速直线运动。 第1讲　描述运动的基本概念 1.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情况分析,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。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解相关问题。 2.求解加速度的两种常用方法 (1)先求合力再求加速度。先应用平行四边形定则,或结合正交分解法求各个分力的合力,再 由牛顿第二定律求出物体的加速度。 (2)先求分加速度,再求合加速度。这是应用了牛顿第二定律的独立性原理,具体有两种求解 思路。 定点 2 牛顿第二定律的简单应用 第1讲　描述运动的基本概念 ①思路一:先应用牛顿第二定律求出各个分力对应的分加速度,再由平行四边形定则逐一将 各个分加速度合成,得到物体实际的加速度。 ②思路二:先建立最佳的直角坐标系,然后将物体所受的各个分力分解在x轴和y轴上,分别得x 轴和y轴的合力Fx和Fy,得方程 ,最后将ax和ay由平行四边形定则合成得到物体实际的 加速度a。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 　如图所示,车厢顶部固定一定滑轮,在跨过滑轮的绳子的两端分别系一个小球和一个 物块【1】,小球的质量为m1,物块的质量为m2,且m2>m1,当车厢向右运动时,物块相对车厢静止在 底板上,系小球的那段绳子与竖直方向的夹角为θ【2】。若滑轮、绳子的质量和摩擦忽略不计, 重力加速度为g,求:   (1)车厢的加速度大小; (2)车厢底板对物块的支持力和摩擦力。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】绳子跨过定滑轮,对小球和物块的拉力大小相等。 【2】物块、小球相对于车厢静止,它们的加速度相同。小球受重力和绳子的拉力两个力作 用,合力的方向水平向右。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    车厢向右运动时,小球、物块均与车厢保持相对静止状态,它们的加速度相同。 对小球进行受力分析,根据力的合成法【3】或正交分解法【4】求解合力,再根据牛顿第二定律求 出小球的加速度,从而获得车厢的加速度。再对物块进行受力分析,根据力的平衡条件【5】和 牛顿第二定律【6】可以求出物块受到的支持力和摩擦力。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)解法一(合成法):设车厢的加速度为a,小球的加速度与车厢的加速度相同,对小球进 行受力分析,如图甲所示,得F合=m1g tan θ,由牛顿第二定律得F合=m1a,解得a=g tan θ。(由【2】 【3】得到) 解法二(正交分解法):以小球为研究对象,进行受力分析,如图乙所示, 在水平方向上:T sin θ=m1a 在竖直方向上:T cos θ=m1g 解得车厢的加速度大小为a=g tan θ。(由【2】【4】得到)   甲 第1讲　描述运动的基本概念       乙 丙 (2)对物块进行受力分析,如图丙所示, 竖直方向上:N+T=m2g(由【1】【5】得到) 由(1)知,T= ,则车厢底板对物块的支持力N=m2g- ,方向竖直向上 物块受到的摩擦力为f=m2a=m2g tan θ,方向水平向右。(由【6】得到) 答案    (1)g tan θ    (2)m2g- ,方向竖直向上    m2g tan θ,方向水平向右 第1讲　描述运动的基本概念 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,决定于施力物体的性质,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,突变瞬间其弹力的大 小往往可以看成不变。与弹簧相关的几种常见模型如下: (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)。 定点 3 瞬时加速度问题 第1讲　描述运动的基本概念   甲       乙 (2)如图乙所示,在推力F的作用下,A、B以大小为a的加速度在光滑水平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)。 (3)如图丙所示,两小球A、B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)。 第1讲　描述运动的基本概念   丙 丁 (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,最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 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】轻绳质量不计,轻绳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】由于弹簧左端固定,右端连接小球,因此弹簧发生形变需要一定的时间,所以剪断轻绳瞬 间弹簧形变量不变,则弹簧弹力不变。思路点拨    对处于平衡状态的小球进行受力分析,根 据平衡条件【5】求出弹簧的弹力;剪断轻绳瞬间,弹簧弹力不变,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,方向水平向左(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、水 平面的支持力、摩擦力和弹簧弹力四个力作用,小球所受的最大静摩擦力为 f=μmg=0.2×1×10 N=2 N<F 则小球的加速度为 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 $