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，通过赛车实例结合上节实验结论导入，引导学生建立加速度与力、质量的定量关系，搭建从实验规律到物理定律的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，从实验归纳定律，通过“蚂蚁的困惑”辨析合力概念培养科学思维，结合正交分解、瞬时加速度例题强化物理观念。小结系统梳理矢量性等要点，助力学生构建知识体系，教师可提升教学效率。

第三节 牛顿第二定律 人教版（2019）必修一教学课件 第四章 运动和力的关系 1 目 录 导入与素养目标 新课讲解 课堂练习 课堂小结 导入与素养目标 ➤ 新课导入 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？ 上节的实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 通过上节的探究实验，你学习到了吗？ 素养目标 物理观念 理解牛顿第二定律内容与表达式，知道加速度由合外力和质量共同决定。 理解力的单位 “牛顿” 的定义，区分加速度定义式与决定式。 掌握定律的因果性、同体性、矢量性、瞬时性、独立性，建立力与运动的定量观念。 科学思维 能通过正交分解法处理多个力作用下的动力学问题，会列分量方程。 掌握动力学两类基本问题：由力求运动、由运动求力，理解加速度作为中间桥梁的模型思想。 辨析F、m、a的逻辑因果关系，避免公式的数学化错误理解。 素养目标 科学探究 能结合上一节实验结论归纳得出牛顿第二定律，体会实验规律上升为物理定律的过程。 会结合实例探究合外力变化时加速度的瞬时变化特点。 科学态度与责任 体会牛顿第二定律在力学中的核心地位，感受物理规律对客观世界的定量描述。 能够运用牛顿第二定律解释生活、科技中的运动现象，培养学以致用的意识。 牛顿第二定律的适用范围是什么？ 如何运用牛顿第二定律解决实际问题？ 提供一些关于牛顿第二定律的典型例题 新课讲解 ➤ 新课讲解 上节课的实验表明：小车的加速度a跟它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。 a F o a o 对于任何物体都是这样的吗？ 如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，图像如图甲。 甲 猜想 乙 这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点， 实际规律很可能就是这样的。 一、牛顿第二定律 8 新课讲解 1.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： 内容：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，这就是牛顿第二运动定律。 a ∝ F a ∝ a ∝ F ∝ma F ＝kma k 为比例系数 9 新课讲解 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。 物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。 F ∝ ma F =kma k 为比例系数   10 新课讲解 3.力的单位: 使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度，所用的力为1kg.m/s2，我们即定义这个力的大小是1 N。 思考：力的单位“牛顿”是怎么定义的？ F=ma=1 kg×1m/s2= 1 kg·m/s2 后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示. 力的国际单位：牛顿，简称 ，符号为 。 牛 N 11 新课讲解 4.牛顿第二定律的认识和理解 蚂蚁的困惑： 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？ 咦， F＝ma， 加速度去哪了？ 这里的F 指的是合力 静摩擦力f 推力F 12 新课讲解 1.矢量性 2.瞬时性 a与F合是瞬时对应关系： a与F合 同时产生，同时消失，同时变化 加速度a的方向与合外力F合方向相同 合力方向 加速度方向 F A 光滑水平面 G FN 物体受到拉力F之前静止 a = ? 物体受到拉力F之后，a有了吗? 撤去拉力F后，a还存在吗? F增大、减小时，a怎样? 13 新课讲解 3.同体性 公式中F、m、a必须是同一研究对象 总结：作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，与物体是否受其他力无关。 合力的加速度即这些加速度的矢量和。 4.独立性 G与FN分别产生加速度吗? F A 光滑水平面 G FN 14 新课讲解 15 新课讲解 正交分解法在牛顿第二定律中的应用： 当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力．通常选取加速方向作为正方向(不分解加速度)，将物体所受的其他力正交分解后，列方程Fx＝ma，Fy＝0。 x y F合 G N 16 新课讲解 用牛顿第二定律解题的方法和步骤 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 17 新课讲解 (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。 4.牛顿第一定律和牛顿第二定律的对比： 18 新课讲解 二、牛顿第二定律的应用 牛顿第二定律是联系物体受力情况与物体运动情况的桥梁。 根据牛顿第二定律 可由物体所受各力的合力，求出物体的加速度； 也可由物体的加速度，求出物体所受各力的合力。 F＝ma F 受力分析 求合外力 a 求加速度 运动分析 19 新课讲解 正交分解法在牛顿第二定律中的应用： 当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力．通常选取加速方向作为正方向(不分解加速度)，将物体所受的其他力正交分解后，列方程Fx＝ma，Fy＝0。 x y F合 G N 20 新课讲解 1.轻绳（或接触面） 不发生明显形变就能产生弹力，剪断（或脱离）后，其弹力立即消失，不需要时间恢复形变 3.轻杆 （1）轻杆的质量为零； （2）固定不动的轻杆的弹力方向不一定沿杆的方向；轻杆的一端连着转轴或者铰链时弹力一 定沿杆； （3）杆可以对物体产生拉力，也可以对物体产生推力。 2.轻弹簧（或橡皮绳） 两端同时连接有物体的弹簧或橡皮绳，形变量大，恢复形变需要较长时间，在瞬时性问题中，弹力大小可以看成不变。 常见力学模型的瞬时加速度的求解 21 课堂练习 ➤ 课堂练习 1.如图所示，小球A的质量为m,B的质量为2m,AB用绳(不可伸长)和弹簧(轻质)连接后，悬挂在天花板上。若在P点剪断轻绳，则在剪断后的瞬间( ) A.A的加速度为0 B.B的加速度为g C.B的加速度为2g D.A的加速度为3g 课堂练习 1.答案：D 解析：BC.在剪断后的瞬间，弹簧的弹力不能突变，B受力情况不变，仍处于平衡状态，加速度为零，故BC错误；AD.在剪断轻绳前，弹簧处于伸长状态，对B球进行受力分析可知kx=2mg在剪断后的瞬间，弹簧的弹力不能突变，对A球，根据牛顿第二定律mg+kx=ma解得aA=3g故A错误，D正确。故选D。 课堂练习 2.如图所示是用倾斜的索道运输货物的情境，当载重车厢沿索道向上匀加速运动时，货物与车厢始终保持相对静止状态，货物与车厢底板的接触面保持水平。下列对车厢内货物受力分析的示意图中，可能正确的是( ) 课堂练习 2. 答案：D 解析：将加速度分解到竖直方向和水平方向，可知有竖直向上的分加速度和水平向右的分加速度，则车厢内货物竖直方向受到重力和支持力作用，水平方向受到水平向右的摩擦力作用。 故选D。 课堂练习 3.如图所示，质量m=2kg的物体原静止在光滑的水平地面上，一个沿水平方向的恒力F=12N作用在这个物体上，(g取10m/s²)求： (1)物体运动的加速度多大? (2)开始运动后3s末物体的速度是多大? (3)开始运动后3s内物体发生的位移x的大小是多少? 课堂练习 3.答案：(1)6m/s2(2)18m/s(3)27m 解析：（1）物体在水平面上运动，竖直方向受力平衡，水平方向受到恒力 F作用，根据牛顿第二定律得F=ma,得： , (2)开始运动后3s内物体的速度v=at=6×3=18m/s; (3)发生的位移x的大小为： 课堂小结 ➤ 课堂小结 牛顿 第二定律 表达式：F合=ma 理解 矢量性：加速度的方向总与合外力的方向相同 瞬时性：力和加速度有瞬时对应的关系 同体性：F.m.a三者是对同一物体而言的 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。 力的单位(牛顿)的定义 内容 使用时需统一单位制 感谢观看 31 Lavf58.20.100 $