43牛顿第二定律课件高一上学期物理人教版

第四章

运动和力的关系第3节

牛顿第二定律1.能准确表述牛顿第二定律内容及数学表达式2.知道力的单位“牛顿”的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=kma变为F=ma的，体会单位的产生过程3.通过运用牛顿第二定律分析、处理简单思考，总结应用步骤，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁实验：探究加速度与力、质量的关系探究方法：控制变量法质量一定时，加速度a与合外力F成正比合外力一定时，加速度a

与质量m成反比一、牛顿第二定律思考能否想个办法把k消掉？a∝

FF

∝maa∝m1a∝mFF

＝kmak为比例系数加速度的方向跟作用力的方向相同。1.内容：物体加速度的大小跟它所受的作用力成正比，跟它的质量成反比，2.数学表达式

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，牛顿第二定律可以表述为：F＝ma思考：对上述表达式我们在应用时还需要注意哪些方面呢？国际上规定：使质量为1kg的物体获得1m/s2的加速度的力为1N。F

＝kmak为比例系数思考1.牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？力是产生加速度的原因因果性思考2.在牛顿第二定律的表达式

F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度a

的方向与力F的方向是一致的。矢量性加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失.即:同时产生,同时消失,同时变化.瞬时对应性思考3：若作用在物体上的外力随时间不断变化，则物体的加速度会如何？思考4.

从牛顿第二定律的内容分析,F、m、a是对于几个物体而言的?F、m、a都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。同体性思考5：若该物体同时受到这两个相互垂直的力共同作用呢，请问该物体的加速度大小和方向又是怎样的呢？aF1F2F合aF1F2F合a2a1作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和，F应为物体受到的合外力。独立性3.牛顿第二定律5大特征：因果性矢量性瞬时性同体性独立性力是产生加速度的原因加速度的方向由合外力的方向决定加速度与合外力是瞬时对应关系加速度、合外力与质量都对同一物体每一个力都产生加速度，关注合加速度F＝ma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4.加速度表达式的理解：加速度的定义式，a与v、Δv、Δt均无直接关系加速度的决定式，加速度由物体受到的合力和质量决定。牛顿第一定理和牛顿第二定律的比较(1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，指出一切物体都有惯性，牛顿第一定律不是一个实验定律。(2)牛顿第二定律指出了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。牛顿第二定律是一个实验定律。(3)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的一种特例。5.牛顿第一定理和牛顿第二定律的区分：2.分析受力情况

画受力分析图求合外力求a3.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a1.选择研究对象6.解牛顿第二定律的问题的一般步骤例题1

在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。解：以汽车为研究对象。设汽车运动方向为x轴正方向，建立一维坐标系。取消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度v0＝100km/h＝27.8m/s，末速度为0，滑行时间t＝70s。

汽车受到的阻力是437N，负号表示方向与运动方向相反。f阻x

重新起步产生的加速度是1.42m/s2，方向与运动方向相同。例题1在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。f阻F例题2

某同学在列车车厢的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，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。

方法2

小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解为水平方向的Fx和竖直方向的Fy。在竖直方向有Fy－mg＝0，Fy＝FT

cosθ在水平方向有Fx＝FT

sinθ（1）（2）式联立，可以求得小球的加速度为a＝gtanθ列车的加速度与小球相同，大小为gtanθ，方向水平向右。FTcosθ＝mg（1）FTsinθ＝ma（2）习题1.下列说法中正确的是（

）A.在公式F=ma中，F、m、a三个量可以取不同单位制中的单位B.作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对其作用的某一物体作用效果可抵消；C.牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述高速运动电子（接近光速）的运动情况；D.惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律。D习题2.如图所示，质量为4kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，给物体施加大小为40N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），物体运动的加速度为（）A．3m/s2 B．8m/s2

C．6m/s2 D．10m/s2C习题3.质量为0.4kg的小滑块置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动，滑行6m时，小滑块的速度为6m/s，此时撤去拉力，又经3s停下。该拉力的大小为（）CA．0.8NB．1.2NC．2ND．2.8N习题4.如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上以加速度a向前加速运动。货箱中石块B

的质量为m，求石块B

的周围与它接触的物体对石块B

作用力的合力。

习题5.如图，一个旅客拉着一个质量m=10kg行李箱前进。设旅客的拉力F=20N，拉杆与水平地面夹角θ=53°，动摩擦因素μ=0.1，问行李箱的加速度多大？解：对行李箱受力分析由牛顿第二定律得：解得a=

0.36m/s2Fcosθ－f=maFsinθ+FN=

mgf=

μFNFsinθFcosθFfmg

θFN7.模型扩充(1)刚性模型(细钢丝、细线、轻杆等)：此类形变属于微小形变，其发生过程时间极短，在物体的受力情况改变(如某个力消失)的瞬间，其形变可随之突变，弹力可以突变。(2)弹性模型(轻质弹簧、橡皮条等)：此类形变属于明显形变，其发生需要一段时间，其弹力不能突变，瞬间可看成是不变的。C习题6.如图所示，物块1、2间用竖直刚性轻质杆连接，物块3、4间用竖直轻质弹簧相连，物块1、3的质量为m，物块2、4的质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度为g，则有()1.分析瞬时性问题的两个关键

(1)分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。 (2)明确杆、绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点。2.分析瞬时问题的三个步骤

(1)分析原来物体的受力情况。 (2)分析物体在弹力发生突变瞬间的受力情况。 (3)由牛顿第二定律列方程求出瞬时加