4.3牛顿第二定律-高一物理高效互动课件（人教2019）

高中物理必修一

第四章

牛顿运动定律

4.3牛顿第二定律

一牛顿第二定律的表达式

思考：

1、什么是使物体产生加速度的原因？

力是物体运动状态发生改变的原因。物体运动状态发生改变时，物体具有加速度，所以力是使物体产生加速度的原因。

简而言之：力是使物体产生加速度的原因。

问题一：力与加速度有什么关系呢？

一牛顿第二定律的表达式

2、物体惯性大小的量度是什么？

在外力相同的情况下，质量不同的物体，运动状态改变的难易程度不同。质量大的物体，运动状态难改变,惯性大；质量小的物体，运动状态易改变，惯性小。所以质量是物体惯性大小的量度。

简而言之：质量是物体惯性大小的量度。思考二：加速度与质量有什么关系呢？

一牛顿第二定律的表达式

一牛顿第二定律的表达式一、牛顿第二定律及其公式

1、牛顿第二定律：

物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。

2、牛顿第二定律表达式：

可写成等式为：Fa∝m∵∴若各量的单位均用国际单位制中的单位，则k=1牛顿第二定律的表达式：maF=3、方向关系：加速度的方向与力的方向一致。

二力的单位1.力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N。2.“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫作1N，即1N＝1kg·m/s2。3.在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝1，此时牛顿第二定律可表示为F＝ma。【思考】

如图小孩用力推沙发，但是沙发没有动。(1)根据牛顿第二定律，有力就能产生加速度，人给沙发施加力后，沙发为什么没动？(2)如果地板光滑，当人给沙发施加力的瞬间，沙发会有加速度吗？是否立刻获得速度？分析：(1)牛顿第二定律的表达式F＝ma中的力F指的是物体受的合力，尽管对沙发有一个推力作用，但沙发受的合力为零，所以不能产生加速度。(2)加速度与力之间是瞬时对应关系，有力就立刻获得加速度，但速度的获得需要一段时间，故不能立刻获得速度。

三

对牛顿第二定律的理解1、牛顿第二定律的五个性质：(1)因果性：力是使物体产生加速度的原因。(2)矢量性：F＝ma是一个矢量式，应用时应先规定正方向。(3)瞬时性：合力与加速度具有瞬时对应关系。(4)同一性：合力与加速度对应同一研究对象。(5)独立性：作用于物体上的每一个力各自产生加速度，F1＝ma1，F2＝ma2，…而物体的实际加速度则是每个加速度的矢量和，合力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，如Fx＝max，Fy＝may。

三

对牛顿第二定律的理解

三

对牛顿第二定律的理解2、对表达式F＝ma的理解(1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位。(2)F的含义：指的是物体所受的合力。(3)“＝”的含义：不仅表示左右两边数值相等，也表示方向相同，即物体加速度的方向与它所受合力的方向相同。(1)力与加速度为因果关系，力是因，加速度是果，力与速度无因果关系。(2)通过关系式

可以计算物体的质量，但物体的质量与合外力及加速度无关。3、特别提醒

三

对牛顿第二定律的理解

四

牛顿第二定律的简单应用1、应用牛顿第二定律解题的步骤（1）确定研究对象；（2)对研究对象进行受力分析和运动过程分析。（3）选取正方向（一般选取加速度方向为正方向），根据牛顿第二定律列方程。（4）解方程。2、应用牛顿第二定律解题的方法

四

牛顿第二定律的简单应用（1）合成法：首先确定研究对象，画出受力示意图，当物体只受两个力作用时，利用平行四边形定则在加速度方向上直接求出合力，再根据牛顿第二定律列方程求解。（2）正交分解法：当物体受多个力作用是，常用正交分解法。一般选取加速度方向建立x轴；有些题目为了减少分解力也可以分解加速度。

四

牛顿第二定律的简单应用例1、

如图所示，一木块沿倾角θ＝37°的光滑固定斜面自由下滑。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求木块的加速度大小；(2)若木块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，求木块加速度的大小。解析(1)分析木块的受力情况如图所示，木块受重力mg、支持力FN两个力作用，合外力大小为mgsinθ，根据牛顿第二定律得：mgsinθ＝ma1解得a1＝6m/s2。

四

牛顿第二定律的简单应用(2)若斜面粗糙，木块的受力情况如图乙所示，建立直角坐标系。在x方向上(沿斜面方向)，有mgsinθ－Ff＝ma2在y方向上(垂直斜面方向)，有FN＝mgcosθ又因为Ff＝μFN解得a2＝2m/s2。

五瞬时加速度问题1、四类模型：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)轻绳、轻杆剪断(或脱离)后，形变恢复几乎不需要时间，认为弹力可以立即改变或消失。(2)轻弹簧、橡皮条模型的形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，它们的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，可以看成是不变的。

五瞬时加速度问题2、两个关键 (1)分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。 (2)明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点。3、三个步骤 (1)分析原来物体的受力情况。 (2)分析物体在弹力发生突变时的受力情况。 (3)由牛顿第二定律列方程求解。

例2、如图所示，A、B两球间用轻弹簧连接后再用细绳悬在顶板上；C、D两球间用细绳连接后再用细绳悬在顶板上，四个小球质量相等且均处于静止状态。现分别将A球与C球上方的细绳剪断，剪断瞬间，A、B、C、D四个球的加速度a1