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，系统涵盖定律内容、表达式、力的单位定义及理解要点。课堂导入通过赛车实例关联上节实验，引导学生从定性到定量探究加速度与力、质量的关系，搭建连贯的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过实验数据拟合与蚂蚁推砖等情境问题培养科学思维，结合瞬时加速度模型建构深化物理观念。实例丰富如动力学测质量、弹簧测力计小车问题，助力学生理解应用，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第3节 牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系 1 赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得较大的速度，也就是说，赛车的加速度大。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呢？通过上节的探究实验，你找到了吗？ 新知导入 2 1.理解牛顿运动定律，能准确表述牛顿第二定律。 2.理解公式中各物理量的意义及相互关系。 3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 4.能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。 学习目标 3 知识点一：牛顿第二定律的表达式 上节课的实验表明，小车的加速度a跟它所受的作用力成正比，与它的质量m成反比。 那么，对于任何物体都是这样的吗？ 想一想 新知探究 4 如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，如图甲。 图甲 猜想 图乙 实际规律很可能就是这样的 新知探究 大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律： 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律（Newton’s second law）。 新知探究 m一定：a ∝ F F一定：a ∝ m 1 k 为比例系数 F ∝ ma a∝ m F F =kma 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者的数量关系，还明确了加速度和力的方向关系。 k 到底有多大呢？ 新知探究 知识点二：力的单位 F＝kma中k的数值取决于F 、m、a的单位的选取 当k =1时，质量 m = 1 kg 的物体，在某力作用下获得 a = 1 m/s2 的加速度所需要的力：F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2 把 1 kg·m/s2 叫做“一个单位”的力 力F的单位就是千克米每二次方秒 后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示 新知探究 使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N 1N＝1kg·m/s2 F＝ma 在质量的单位取千克(kg)，加速度的单位取米每二次方秒(m/s2)，力的单位取牛顿(N) 时 新知探究 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，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，牛顿第二定律是否错了？请你解释一下？ 咦，我用了力，怎么没有加速度呢？ 新知探究 推力F 静摩擦力f 砖头在水平方向除了受到向右的推力F，还受到水平向左的静摩擦力f 若推力F小于最大静摩擦力时，F与f相平衡，木箱所受合力为0，加速度为0 F＝ma中的F指的是物体所受的合力 新知探究 对牛顿第二定律的理解 1.因果性：m是内因、 F是外因；a由F、m共同决定 θ N θ F合 新知探究 2.矢量性：公式中的F合与a都是矢量，且二者方向相同 F推－mg=ma F合的方向向上，a方向也向上 mg F推 a 新知探究 · 3.瞬时性:物体在某一时刻的加速度与该时刻所受的合力有关。 · G N · G N F f F合=F－f 向右 a≠0 向右 G N f F合=f 向左 a≠0 向左 F合=0 a=0 【规律总结】 某一时刻的加速度总是与那一时刻所受的合力成正比；有力即有加速度；合力消失，加速度立刻消失。 新知探究 4.同体性：F合与a均是对同一研究对象而言，F合中的每一个力均应是同一研究对象所受的力。 5.独立性：每一个力都可以使物体独立的产生加速度，物体的加速度是所有力产生加速度的矢量和。 6.相对性：惯性参照系 (地面系)。 新知探究 牛顿第一定律与牛顿第二定律的对比 (1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，从而完善了力的内涵，同时指出一切物体都有惯性。给人们研究a、F、m的定量关系指明了方向。 (2)有了牛顿第二定律，就能更进一步理解：描述物体惯性的物理量是质量的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。 (3)牛顿第二定律是一个实验定律，定量给出了a、F、m的定量关系。 新知探究 大小 方向 与v、∆v大小无关 由∆v/∆t决定 与F合成正比 与m成反比 与∆v方向一致 与F合方向一致 加速度两种表达式的比较 新知探究 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 2.分析受力情况 画受力分析图 求合 外力 求a 3.运动情况的分析 选择合适的运动学表达式 4.根据牛顿第二定律F合＝ma列方程求解 桥梁： 加速度a 1.选择研究对象 新知探究 在宇宙空间，所有物体处于完全失重的情况。天平、台秤无法使用。通过本节课的学习你知道怎样测宇航员的质量吗？ F=ma，已知力F，并测出加速度a，就可以算出物体的质量m ——动力学方法测质量 新知探究 知识点三：瞬时加速度问题 类别 弹力表现形式 弹力方向 能否突变 轻绳 拉力 沿绳收缩方向 能 橡皮条 拉力 沿橡皮条收缩方向 不能 轻弹簧 拉力、支持力 沿弹簧轴线方向 不能 轻杆 拉力、支持力 不确定 能 1.常见的瞬时性问题模型 新知探究 2.求解瞬时性问题的步骤 （1）分析瞬时变化前各物体的受力； （2）判断瞬时变化时哪些力发生突变，哪些力不变； （3）分析变化后各物体的受力； （4）根据牛顿第二定律求解各物体的加速度。 新知探究 牛顿第二定律 牛顿第二定律 内容：加速度与合外力正比，与质量反比 表达式：F＝ma 矢量性、独立性、因果性、瞬时性、相对性、同体性 力的单位“牛顿”的定义 力的单位 瞬时加速度问题 课堂小结 1.(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是(　　) A.由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比 B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 C.加速度的方向与合外力的方向一致 D.当外力停止作用时，加速度随之消失 CD 当堂检测 2.由牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为(　　) A.牛顿第二定律不适用于静止的物体 B.桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到 C.推力小于摩擦力，加速度是负值 D.推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止 D 当堂检测 3.如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20 N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg的物块．在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为10 N，当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为8 N，这时小车运动的加速度大小是(　　) A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2 B 当堂检测 4.列车车厢顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过竖直方向一定角度并相对车厢静止，如图所示。由此得到列车加速度的大小和方向为（　　） A.gtan θ，水平向右 B.gsin θ，水平向右 C.gtan θ，水平向左 D.gsin θ，水平向左 A 当堂检测 5.(多选)如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为µ。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（　　） A.P的加速度大小的最大值为2µg B.Q加速度大小的最大值为2µg C.P的位移大小一定大于Q的位移大小 D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小 AD 当堂检测 $