2024-2025学年高中物理第6章力与运动第2节第2课时牛顿第二运动定律教案鲁科版必修1

PAGE7-第2课时牛顿其次运动定律[学习目标]1．[科学思维]通过上节试验，能得出并精确描述牛顿其次运动定律．2．[科学思维]理解力的单位的由来，理解关系式F＝kma是如何变成F＝ma的．3．[科学方法]能运用牛顿其次运动定律分析和处理简洁的问题．4．[科学方法]知道单位制和国际单位制，知道力学中其他物理量的单位都可以用基本单位导出．一、牛顿其次定律1．内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同．2．表达式：F合＝kma．质量的单位用kg，加速度的单位用m/s2，且规定质量为1kg的物体获得1m/s2的加速度所需的力为1N，这样表达式中的k就等于1，牛顿其次定律表达式可简化为F＝ma．二、力学单位制1．国际单位(1)基本单位：在力学中有米(m)(长度单位)、千克(kg)(质量单位)、秒(s)(时间单位)．(2)导出单位：在力学中利用物理公式从三个基本单位导出的其他单位．2．意义与作用：用公式计算的时候，所列的等式中就不必一一写出每个物理量的单位，只要在计算结果的数据后面写出待求量的单位即可．1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)由牛顿其次定律可知，物体的质量与物体所受合外力成正比，与物体的加速度成反比． (×)(2)物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力大小确定，与物体的速度大小无关． (√)(3)物体加速度的方向只由它所受合力的方向确定，与速度方向无关． (√)(4)在力学问题的分析计算中，只能采纳国际单位，不能采纳其他单位． (×)(5)力学单位制中，国际单位制的基本单位有千克、米、秒． (√)(6)只有在国际单位制中，牛顿其次定律的表达式才是F＝ma． (√)2．关于牛顿其次定律，下列说法中正确的是()A．牛顿其次定律的表达式F＝ma在任何状况下都适用B．某一瞬时的加速度，不但与这一瞬时的外力有关，而且与这一瞬时之前或之后的外力有关C．在公式F＝ma中，若F为合外力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D．物体的运动方向肯定与物体所受合外力的方向一样C[牛顿其次定律只适用于宏观物体在低速时的运动，A错误；F＝ma具有同时性，B错误；假如F＝ma中F是合外力，则a为合外力产生的加速度，即各分力产生加速度的矢量和，C正确；假如物体做减速运动，则v与F反向，D错误．]3．关于力的单位“牛”，下列说法不正确的是()A．“牛”这个单位是由质量为1kg的物体所受重力为9.7N这个规定定下来的B．“牛”这个力的单位是依据在牛顿其次定律F＝kma中取k＝1时定下来的C．1N就是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力D．质量是1kg的物体所受的重力是9.8N，并不是规定的，而是依据牛顿其次定律F＝ma得到的结果A[依据牛顿其次定律F＝kma中k＝1、m＝1kg、a＝1m/s2时的力叫做“一个单位的力”，后人为了纪念牛顿把这个“1个单位的力”，即1kg·m/s2的力叫做1牛顿，用符号“1N”表示，故选项B、C正确，A错误；地面旁边的重力加速度g约为9.8m/s2，因此依据牛顿其次定律F＝ma可知，地面旁边1kg的物体重力约为9.8N，并不是规定的，故选项D正确．]牛顿其次定律1．牛顿其次定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明白加速度大小和方向的确定因素．2．牛顿其次定律的六性因果性只要物体所受合外力不为0(无论合外力多么小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的缘由矢量性物体加速度的方向与物体所受合外力的方向总是相同的，加速度的方向由合外力的方向确定瞬时性物体的加速度与物体所受合外力总是同时存在、同时改变、同时消逝的，所以牛顿其次定律反映的是力的瞬时作用效果同一性F、m、a三者对应同一个物体独立性作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，且遵从牛顿其次定律，物体的实际加速度为每个力产生的加速度的矢量和．分力和加速度在各个方向上的重量关系也遵从牛顿其次定律，即Fx＝max，Fy＝may相对性物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿其次定律只适用于惯性参考系3．用牛顿其次定律解决的两类基本问题(1)已知受力状况确定运动状况．(2)已知运动状况确定受力状况．处理方法：在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁，受力分析和运动过程分析是解决问题的关键．【例1】如图所示，质量m＝2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2．求：(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；(2)物体在拉力作用下5s末的速度大小；(3)物体在拉力作用下5s内通过的位移大小．解析：(1)对物体受力分析如图：由牛顿其次定律得：Fcosθ－f＝maFsinθ＋N＝mgf＝μN解得：a＝1.3m/s2，方向水平向右．(2)v＝at＝1.3×5m/s＝6.5m/s．(3)s＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×1.3×52m＝16.25m．答案：(1)见解析图1.3m/s2，方向水平向右(2)6.5m/s(3)16.25m动力学的两类基本问题的解题步骤(1)选取探讨对象．依据问题的须要和解题的便利，选出被探讨的物体，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体．(2)分析探讨对象的受力状况和运动状况．留意画好受力分析图，明确物体的运动过程和运动性质．(3)选取正方向或建立坐标系．通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向．(4)求合外力F．(5)依据牛顿其次定律和运动学公式列方程求解，必要时还要对结果进行探讨．[跟进训练]1．“歼十”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注．如图所示，一架质量m＝5.0×103kg的“歼十”战机，从静止起先在机场的跑道上滑行，经过距离s＝5.0×102m，达到起飞速度v＝60m/s，在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍．求飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取10m/s2)解析：滑行过程，飞机受重力G、支持力N、牵引力F、阻力f四个力作用，在水平方向上，由牛顿其次定律得：F－f＝ma，f＝0.02mg飞机匀加速滑行，有v2－0＝2as解得a＝3.6m/s2F＝1.9×104N．答案：1.9×104N2．一物体在多个力的作用下处于静止状态，假如仅使其中某个力的大小渐渐减小到零，然后又渐渐从零复原到原来大小，在上述过程中，此力的方向始终保持不变，那么如图所示的v­t图象中，可能符合此过程中物体运动状况的是()ABCDD[其中的一个力渐渐减小到零的过程中，物体受到的合力渐渐增大，则其加速度渐渐增大，速度时间图象中图线的斜率表示加速度，所以在力渐渐减小到零的过程中，图线的斜率的肯定值渐渐增大，当这个力又从零复原到原来大小时，合力渐渐减小，加速度渐渐减小，图线斜率的肯定值渐渐减小，只有D符合题意．]力学单位制1．推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以依据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位．2．检验计算结果各量的单位统一成国际单位，计算结果的单位和该物理量的国际单位一样时，该运算过程才可能是正确的．若所求物理量的单位不对，则结果肯定错．【例2】声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关．下列关于声音传播速度的表达式(k为比例系数，无单位)可能正确的是()A．v＝keq\f(p,ρ) B．v＝eq\r(\f(kp,ρ))C．v＝eq\r(\f(kρ,p)) D．v＝eq\r(kpρ)B[压强p可由公式p＝eq\f(F,S)求得，则其单位为eq\f(kg·m/s2,m2)＝kg/(m·s2)；密度ρ可由公式ρ＝eq\f(m,V)求得，则ρ的单位为kg/m3．由于题中k无单位，则keq\f(p,ρ)的单位为m2/s2，明显不是速度的单位，选项A错误．而eq\r(\f(kp,ρ))的单位为m/s，选项B中的表达式可能正确．又eq\r(\f(kρ,p))的单位为s/m，不是速度的单位，选项C错误．eq\r(kpρ)的单位为kg/(m2·s)，不是速度的单位，选项D错误．](1)在进行物理运算时，最终的结果往往是一个表达式，很难推断其正误．这时，可将全部物理量的国际单位制单位代入式中，对单位进行运算，若得到的单位不是所求物理量的国际单位制单位，结果就肯定是错误的．(2)值得留意的是，运用量纲检查法得到的单位正确，但结果不肯定是正确的．[跟进训练]3．在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是()A．N、m、s B．kg、m、sC．N、m、h D．kg、s、m/sB[在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是kg、m、s，故选B．]4．由万有引力定律可知，对任何两个质点，质量分别为m1和m2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为F＝Geq\f(m1m2,r2)，式中G为引力常量．若用国际单位制表示，G的单位是()A．kg2·N/m2 B．kg·m2/NC．kg2·m/N D．N·m2/kg2D[依据万有引力定律知F＝Geq\f(m1m2,r2)，则G＝eq\f(Fr2,m1m2)，可知G的单位为N·m2/kg2＝N·m2·kg－2，故D正确，A、B、C错误．]1．[物理观念]牛顿其次定律、力学单位制．2．[科学思维]应用牛顿其次定律解决问题．1．下列仪器中，不属于国际单位制基本物理量测量工具的是()A．天平 B．弹簧测力计C．秒表 D．刻度尺B[天平测质量，弹簧测力计测力，秒表测时间，刻度尺测长度，其中力不属于基本物理量，故选B．]2．竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10m/s2的加速度，若推力增大到2F，则火箭的加速度将达到(g取10m/s2)()A．20m/s2 B．25m/s2C．30m/s2 D．40m/s2C[设火箭质量为m，由牛顿其次运动定律得：F－mg＝ma①2F－mg＝ma′②联立①②式代入数据解得a′＝30m/s2，故C正确．]3．如图所示，用手提一轻弹簧，弹簧下端挂一金属球．在将整个装置匀加速上提的过程中，手突然停止不动，则在此后一小段时间内()A．小球马上停止运动B．小球接着向上做减速运动C．小球的速度与弹簧的形变量都要减小D．小球的加速度减小D[以球为探讨对象，小球只受到重力G和弹簧对它的拉力FT，由题可知小球向上做匀加速运动，即G<FT．当手突然停止不动时，在一小段时间内弹簧缩短一点，即FT减小，且FT仍旧大于G，由牛顿其次定律可得FT－G＝ma，a＝eq\f(FT－G,m)，即在一小段时间内小球加速度减小，故D正确．]4．水平传送带AB以v＝200cm/s的速度匀速运动，如图所示，A、B相距0.011km，一物体(可视为质点)从A点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少？(g取10m/s2)解析：统一单位：v＝200cm/s＝2m/s，s＝0.011km＝11m．起先时，物体受的摩擦力