牛顿第二定律 课件- 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章牛顿运动定律03牛顿第二定律a回顾F＝Kma

k为比例系数正比于文字表述：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。牛顿第二定律内容：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F合

＝kma

合外力质量加速度k

是多少呢？把能够使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的这么大的力定义为1N，即

1牛=1千克·米/秒2定义1个单位的力为使质量为1kg的物体获得1m/s2的加速度为了纪念牛顿1个单位的力=1牛顿(N)=1kg·m/s2内容：物体的加速度的大小与合外力成正比,与质量成反比.加速度方向与合外力方向相同.F=kmaF=ma使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力当各物理量均选国际单位时，k

=

1人为规定:1N=1kg·m/s2

二、牛顿第二定律人力资源幻灯片4牛顿第二定律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：3.对定律的理解：F指的是物体所受的合外力；加速度a的方向与F相同；（k为比例系数）人力资源幻灯片4力学单位制（k为比例系数）F:“牛顿”，简称“牛”，符号“N”m:“千克”，符号“kg”a:加速度，单位m/s2

或m·s-2此时，若规定即，质量为1kg的物体获得1m/s2

的加速度时，所需的力为1N则，此时，条件：适用范围：牛顿第二只定律只适用于惯性参考系，惯性参考系是指相对于地面静止或匀速的参考系牛顿第二定律只适用于宏观（相对于分子、原子）、低速（远小于光速）运动的物体。F=ma合力理解分析:同体性:a、F、m对应于同一物体

牛顿第二定律内容中前半句话的“物体”是指同一个物体吗?牛顿第二定律内容中后半句话：加速度的方向跟作用力的方向相同。FA光滑水平面F和a都是矢量,牛顿第二定律F=ma是一个矢量式,它反映了加速度方向始终跟合力方向相同.(2)矢量性:a与F的方向总是相同FA光滑水平面物体受到拉力F之前静止物体受到拉力F之后做什么运动?撤去拉力F后，物体做什么运动?F增大、减小时，a怎样?物体的加速度随合力的变化而变化,存在瞬时对应的关系.(3)瞬时（同时）性:a与F是瞬时对应关系a与F总是同生同灭同变化人力资源幻灯片4牛顿第二定律的性质同体性：研究对象相同，即同一个物体的F、m、a矢量性：加速度a、合外力F均为矢量，并且二者方向一致独立性：每个力都可使物体产生一个加速度瞬时（同时）性：a随F同时变化因果性：合外力F是加速度a产生的原因统一性：F、m、a统一使用国际单位制相对性：适用于惯性参考系（参照物处于静止或匀速状态）议一议根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾?不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力议一议如何理解质量是惯性大小的唯一量度？在确定的作用下，决定物体运动状态难易程度的因素是物体的质量F=ma人力资源幻灯片4加速度的定义式和决定式加速度a是描述速度变化快慢、方向的物理量，是对加速度的定义说明加速度a与物体本身的质量，以及受到的作用力有关，是对加速度产生原因的描述。定义式决定式定律的意义：揭示了力与运动的关系，加速度是二者之间联系的桥梁力和运动的关系F合一定a一定匀变速运动例：自由落体F合变化a变化非匀变速运动F合=0a=0

静止或匀速运动平衡状态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(物体质量一定时).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.3.两个加速度公式的区别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；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.2知识点二合外力、加速度、速度的关系人力资源幻灯片4提升巩固物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定，与速度方向无关。物体运动方向一定与物体所受合力的方向一致。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，物体立刻获得加速度，但速度仍为0。判断（

）（

）（

）√×√【例3】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，经过一段时间后，将水平推力逐渐减小到零(物体不停止)，在水平推力减小到零的过程中（）A.物体的速度逐渐减小，加速度(大小)逐渐减小B.物体的速度逐渐增大，加速度(大小)逐渐减小C.物体的速度先增大后减小，加速度(大小)先增大后减小D.物体的速度先增大后减小，加速度(大小)先减小后增大【解析】物体受力如图所示，因为原来做匀加速直线运动，所以F>Ff，由于运动一段时间，所以物体已有一定的速度，当力F减小时包含以下三个过程：①开始一段时间：F>Ff，由牛顿第二定律得a＝

，F减小，a减小，但a、v同向，故v增大；②随着F减小：F＝Ff时，即F合＝0，a＝0，速度达到最大；③力F继续减小：F<Ff，F合的方向变了，a的方向也相应变化，与速度方向相反，故v减小，由牛顿第二定律得a＝

，故a(大小)增大.综上所述，a(大小)先减小后增大，v先增大后减小，选D.方法总结用牛二定律解题的一般步骤1、确定研究对象。2、分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图。3、求出合力及加速度4、选取正方向，根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解。人力资源幻灯片4提升巩固1.用大小为3N的水平恒力，在水平面上拉一个质量为2kg的木块，从静止开始运动，2s内的位移为2m。则木块的加速度为选择0.5

m/s21m/s21.5m/s22m/s2（

）B人力资源幻灯片4提升巩固1.某质量为1000kg的汽车在平直路面上试车，当达到108km/h的速度时关闭发动机，经过60s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。计算思路：受力分析沿汽车行驶方向建立坐标系竖直：重力与支持力平衡水平：阻力、牵引力共同作用第一阶段：根据速度的变化情况，得出汽车的加速度，根据牛顿第二定律，得出阻力第二阶段：在阻力和牵引力的共同作用下，根据牛顿第二定律，得出加速度人力资源幻灯片4提升巩固F阻图1第一阶段（只受阻力）根据牛顿第二定律，汽车的阻力为负号表示阻力方向与汽车运动方向相反解：沿汽车运动的方向建立坐标系，其在水平方向的受力如图1、2所示。初速度：末速度：运动时间：所以，加速度为第一阶段，汽车减速时根据牛顿第二定律，汽车的阻力为负号表示阻力方向与汽车运动方向相反人力资源幻灯片4提升巩固F阻图1第一阶段（只受阻力）F阻F牵图2第二阶段（受阻力、牵引力的共同作用）第二阶段，汽车重新起步时汽车所受的合力：根据牛顿第二定律，汽车此时的加速度为方向向右解：沿汽车运动的方向建立坐标系，其在水平方向的受力如图1、2所示。初速度：末速度：运动时间：所以，加速度为第一阶段，汽车减速时【例4】如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向的夹角θ＝37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1kg(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)。求：解析法一合成法(1)由于车厢沿水平方向运动，所以小球有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，选小球为研究对象，受力分析如图所示。由几何关系可得F＝mgtanθ则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动。(2)悬线对球的拉力大小为法二正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系，并将悬线对小球的拉力FT正交分解，如图所示。则沿水平方向有FTsinθ＝ma竖直方向有FTcosθ－mg＝0联立解得a＝7.5m/s2，FT＝12.5N且加速度方向向右，故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动。答案(1)7.5m/s2方向向右车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动(2)12.5N【例5】质量为m的木块，以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，如图所示．(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向．(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向．解析：(1)以木块为研究对象，因木块受到三个力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐标系时，以加速度的方向为x轴的正方向．木块上滑时其受力分析如图甲所示，根据题意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直斜面方向正交分解．根据牛顿第二定律有：mgsinθ＋f＝ma，N－mgcosθ＝0.又f＝μN，联立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块的加速度方向沿斜面向下．根据牛顿第二定律有：mgsinθ－f′＝ma′，N′－mgcosθ＝0.又f′＝μN′，联立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．答案：(1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下(2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下方法总结从平衡角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力为0，所以加速度也为0；答：没有矛盾，G=mgFN

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。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？应该怎样解释这个现象？想一想课后讨论牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？牛顿第一定律说明维持物体的速度不需要力，改变物体的速度才需要力。牛顿第一定律定义了力，而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的，如果我们不知道物体在不受力情况下是怎样的运动状态，要研究物体在力的作用下是怎么运动的，显然是不可能的，所以牛顿第一定律是研究力学的出发点，是不能用牛顿第二定律代替的，也即不是牛顿第二定律的特例。人力资源幻灯片4扩展–利用动力学测量质量人力资源幻灯片4提升巩固1.如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的弹簧。现对物体作用一向左的水平恒力，使弹簧被压缩，在弹簧被压缩到最短这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是选择速度增大，加速度增大