粤教版高中物理必修第一册第四章第三节牛顿第二定律课件

第三节牛顿第二定律第四章牛顿运动定律1．结合探究加速度与力、质量之间关系的实验结果，深层次地体会加速度与力、质量的具体关系．2．分析并理解牛顿第二定律的内容和公式的确切含义．3．尝试应用牛顿第二定律解决力学中的基本问题．学习任务必备知识·自主预习储备知识点一数字化实验的过程及结果分析1．数据采集器：数据采集器可以通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成电信号记录在计算机中，由于采样率______，每秒可以达到20万次，因而能记录下物理量的________．2．位移传感器：记录物体运动过程中____随时间的变化情况．然后由计算机软件算出各点的__________，并作出__________图像．足够高瞬间变化位移速度的大小速度—时间3．结果分析(1)保持滑块的质量m不变、____拉力F，得到滑块在不同拉力下的速度—时间图像，分别求出各速度—时间图像的_______，研究______的关系．(2)保持拉力F不变，____滑块的质量m，得到滑块在不同质量下的速度—时间图像，分别求出各速度—时间图像的_______，研究_____的关系．改变加速度aa与F改变加速度aa与m

提醒

公式F＝ma中的F多指合外力．正比反比相同1m/s21N1ma国际单位

×√√√关键能力·情境探究达成冰壶在水平冰面上运动时受到的阻力很小，当人给冰壶施加一个比较大的水平推力的瞬间，冰壶会有加速度吗？是否立刻获得速度？当水平推力再加大时，加速度会怎么变化？提示：冰壶会立即获得加速度，但速度的获得需要时间，故不能立即获得速度；加速度会同时变大．考点1对牛顿第二定律的理解1．牛顿第二定律中的六个特征因果性力是产生加速度的原因，只要物体所受的合外力不为0，物体就具有加速度矢量性物体的加速度方向由它所受的合外力方向决定，且总与合外力的方向相同瞬时性加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失同体性F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的独立性作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和局限性物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系

【典例1】

(多选)关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是(

)A．加速度和力是瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失的B．物体只有受到力的作用时，才有加速度，才有速度C．任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同D．当物体受到几个力的作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时产生的各个加速度的矢量和√√思路点拨：加速度与合外力瞬时对应，与速度无关．AD

[根据牛顿第二定律的瞬时性可知选项A正确；物体只有受到力的作用时，才有加速度，但速度有无与物体是否受力无关，选项B错误；任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，但与速度的方向没有关系，选项C错误；根据牛顿第二定律的独立性可知选项D正确．]规律方法

加速度与速度(1)由牛顿第二定律可知合力与加速度有瞬时对应关系，合力与加速度可以同时发生突变，但速度不能突变．(2)分析物体加速度的变化应该从合外力入手，合外力增大，则加速度增大，但速度不一定增大．(3)直线运动中，确定速度的变化情况，要从加速度方向和速度方向入手．[跟进训练]1．下列说法正确的是(

)A．物体所受合力为零时，物体的加速度可以不为零B．物体所受合力越大，速度越大C．速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的D．速度方向可与加速度方向成任何夹角，但加速度方向总是与合力方向相同√

考点2牛顿第二定律的简单应用1．牛顿第二定律的用途：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．即F

a．2．应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象．(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程．(3)求出合力或加速度．(4)根据牛顿第二定律列方程求解．

【典例2】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甲所示，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所以a1＝gsinθ＝10×0.6m/s2＝6m/s2．甲(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)mgsinθ－Ff＝ma2 ①在y方向上(垂直斜面方向)FN＝mgcosθ ②又因为Ff＝μFN

③由①②③得a2＝gsinθ－μgcosθ＝(10×0.6－0.5×10×0.8)m/s2＝2m/s2．乙[答案]

(1)6m/s2

(2)2m/s2[跟进训练]2．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：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线对小球的拉力大小．

[答案]

(1)7.5m/s2，方向水平向右车厢做水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动(2)12.5N考点3瞬时加速度问题1．模型特征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．

√√思路点拨：①剪断水平线Ⅱ瞬间，弹簧拉力来不及恢复．②剪断轻弹簧瞬间，轻弹簧的形变量能瞬间恢复，细线的弹力能突变为0．

规律方法

两类模型的形变特点(1)刚性绳模型(细钢丝、细绳、轻杆等)：这类形变的发生和变化过程极短，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)轻弹簧模型(轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等)：此类形变发生改变需要的时间较长，在瞬间问题中，其弹力的大小不能突变，可看成是不变的．但如果剪断轻弹簧、橡皮绳、弹性绳本身，则形变可瞬间恢复．[跟进训练]3．(多选)如图所示，甲乙两图中A、B两球质量相等，图甲中A、B两球用轻质杆相连，图乙中A、B两球用轻质弹簧相连，均用细绳悬挂在天花板下处于静止状态，则在两细绳烧断的瞬间(

)A．图甲中轻杆的作用力为零B．图甲中两球的加速度一定相等C．图乙中两球的加速度一定相等D．图甲中A球的加速度是图乙中A球加速度的一半√√√ABD

[设两球质量均为m，细绳烧断的瞬间弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以细绳烧断瞬间，题图乙中B球所受合力仍为零，加速度为零，A球所受合力为2mg，加速度为2g；题图甲中，细绳烧断瞬间，A、B的加速度相同，设为a．以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得2mg＝2ma，得a＝g，设题图甲中轻杆的作用力为T，再以B球为研究对象，由牛顿第二定律得mg＋T＝ma，解得T＝0，即题图甲中轻杆的作用力一定为零，故A、B、D正确，C错误．]学习效果·随堂评估自测1．光滑水平面上，质量为1kg的某物体，受三个大小分别为6N、8N、10N共点的水平力作用而处于静止状态，现将大小为6N的水平力撤去，物体的加速度大小为(

)A．0

B．6m/s2C．8m/s2 D．10m/s2√

2．如图所示，A、B质量均为m，细线质量可以忽略，重力加速度为g，在上方细线被烧断瞬间，A、B的加速度大小分别是(

)A．0、g

B．g、gC．0、0 D．2g、0√B

[不可伸长的细线的拉力变化时间可以忽略不计，称之为“突变弹力”，当烧断上方O、A间细线时，A、B间细线拉力突变为零，故aA＝aB＝g，B正确．]3．(多选)蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高处，然后运动员从高处跳下，如图所示．图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是运动员所到达的最低点．在运动员从a点到c点的运动过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是(

)A．运动员的速度一直减小B．加速度是先减小后增大C．运动员速度最大时，绳对运动员的拉力等于运动员所受的重力D．运动到c点时，绳对运动员的拉力大于运动员所受的重力√√√BCD

[刚通过a点时，弹性绳的弹力小于重力，运动员仍在加速运动，随着弹性绳的伸长，弹力逐渐增加，运动员所受的合力逐渐减小，加速度逐渐减小，当弹性绳的弹力等于重力时，运动员的加速度减小到零，速度达到最大值．再向下运动时，弹性绳的弹力大于重力，随着弹性绳弹力的增加，运动员所受的合力向上增加，加速度向上增加，A错误，B正确；运动员速度最大时，加速度为零，此时弹性绳对运动员的拉力大小等于运动员所受的重力大小，C正确；运动到c点时，运动员的加速度方向向上，弹性绳对运动员的拉力大于运动员所受的重力，D正确．]提示：因果性、矢量性、瞬时性、同体性、独立性、局限性．2．牛顿第二定律正交分解法的表达式是什么？提示：Fx＝max，Fy＝may．3．轻绳的弹力能突变吗？轻弹簧的弹力能突变吗？提示：能；不能．回归本节知识，自我完成以下问题：1．说出牛顿第二定律的六个特征．阅读材料·拓宽物理视野安全带与安全气囊的作用现代汽车的设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置．道路交通事故多种多样，其中对车内人员造成伤害的，大多是由于运动中的车辆与其他物体(车辆或障碍物)发生碰撞．从力学观点看，运动的车辆受碰撞突然停止，但车内人员在惯性的作用下仍以碰撞前的速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害．设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害．安全带是20世纪60年代初发明的，经过40多年的发展