物理教科必修1第3章第三節(jié)

1、第三章第三章 第三節(jié)第三節(jié)牛頓第二定律牛頓第二定律課標(biāo)定位：課標(biāo)定位：應(yīng)用：應(yīng)用：1. 應(yīng)用牛頓第二定律處理簡(jiǎn)單的力應(yīng)用牛頓第二定律處理簡(jiǎn)單的力和運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題和運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題2正確使用國(guó)際單位制單位正確使用國(guó)際單位制單位理解：理解：1. 牛頓第二定律的內(nèi)容牛頓第二定律的內(nèi)容2單位制在物理計(jì)算中的作用單位制在物理計(jì)算中的作用認(rèn)識(shí)：認(rèn)識(shí)：1. 牛頓第二定律表達(dá)式的含義牛頓第二定律表達(dá)式的含義2單位制的意義以及國(guó)際單位制中力學(xué)的單位制的意義以及國(guó)際單位制中力學(xué)的基本單位基本單位課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.內(nèi)容：物體的加速度跟所受

2、的內(nèi)容：物體的加速度跟所受的_成正成正比，跟物體的比，跟物體的_成反比，加速度的方向成反比，加速度的方向跟跟_方向相同方向相同3表達(dá)式：表達(dá)式：F合合_.二、力學(xué)單位制二、力學(xué)單位制1基本單位：根據(jù)物理運(yùn)算中的需要而選基本單位：根據(jù)物理運(yùn)算中的需要而選定的幾個(gè)物理量的單位定的幾個(gè)物理量的單位2導(dǎo)出單位：根據(jù)導(dǎo)出單位：根據(jù)_中其他物理中其他物理量和基本物理量的關(guān)系，導(dǎo)出的其他物理量量和基本物理量的關(guān)系，導(dǎo)出的其他物理量的單位的單位3單位制：?jiǎn)挝恢疲篲和和_一制組一制組成了單位制成了單位制合力合力質(zhì)量質(zhì)量合力合力ma物理公式物理公式基本單位基本單位導(dǎo)出單位導(dǎo)出單位4國(guó)際單位制國(guó)際單位制(1)力學(xué)中

3、規(guī)定力學(xué)中規(guī)定_、_、_三個(gè)物理量的單位為基本單位三個(gè)物理量的單位為基本單位(2)國(guó)際單位制中的基本單位：力學(xué)中有國(guó)際單位制中的基本單位：力學(xué)中有_、_、_三個(gè)三個(gè)長(zhǎng)度長(zhǎng)度質(zhì)量質(zhì)量時(shí)間時(shí)間米米千克千克秒秒思考感悟思考感悟國(guó)際單位一定是基本單位嗎？基本單位一國(guó)際單位一定是基本單位嗎？基本單位一定是國(guó)際單位嗎？定是國(guó)際單位嗎？提示：提示：是基本單位的不一定是國(guó)際單位，是基本單位的不一定是國(guó)際單位，是國(guó)際單位的不一定是基本單位如：長(zhǎng)是國(guó)際單位的不一定是基本單位如：長(zhǎng)度單位可以是米和厘米，其中米既是基本度單位可以是米和厘米，其中米既是基本單位又是國(guó)際單位，但厘米是基本單位，單位又是國(guó)際單位，但厘米是基

4、本單位，不是國(guó)際單位又如速度的單位不是國(guó)際單位又如速度的單位m/s，是國(guó)，是國(guó)際單位，但不是基本單位際單位，但不是基本單位核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、對(duì)牛頓第二定律的理解一、對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律的幾個(gè)特性牛頓第二定律的幾個(gè)特性因果性因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，沒(méi)有力也就沒(méi)力是產(chǎn)生加速度的原因，沒(méi)有力也就沒(méi)有加速度有加速度矢量性矢量性公式公式Fma是矢量式，任一瞬時(shí)，是矢量式，任一瞬時(shí)，a的方的方向均與向均與F合合方向相同，當(dāng)方向相同，當(dāng)F合合方向變化時(shí)，方向變化時(shí)，a的方向同時(shí)變化，且任意時(shí)刻二者方向的方向同時(shí)變化，且任意時(shí)刻二者方向始終一致始終一致瞬時(shí)性瞬時(shí)性牛頓第二定律表明了物

5、體的加速度與物體所受合外牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，a為某一時(shí)刻的加速度，為某一時(shí)刻的加速度，F(xiàn)為為該時(shí)刻物體所受合外力該時(shí)刻物體所受合外力同體性同體性F合合ma中，中，a、F合合、m都是對(duì)同一物體而言都是對(duì)同一物體而言獨(dú)立性獨(dú)立性作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律，而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)力產(chǎn)牛頓第二定律，而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和，分力和加速度在各個(gè)方向上生的加速度的矢量和，分力和加速度在各個(gè)方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律，則：的分量關(guān)系也遵從牛

6、頓第二定律，則：Fxmax，F(xiàn)ymay相對(duì)性相對(duì)性物體的加速度必須是對(duì)相對(duì)于地球靜止或勻速直線物體的加速度必須是對(duì)相對(duì)于地球靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系而言的，否則牛頓第二定律不成立運(yùn)動(dòng)的參考系而言的，否則牛頓第二定律不成立即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.關(guān)于牛頓第二定律，下列說(shuō)法中不正確的關(guān)于牛頓第二定律，下列說(shuō)法中不正確的是是()A在國(guó)際單位制中，力的單位用在國(guó)際單位制中，力的單位用“牛頓牛頓”，質(zhì)量的單位用，質(zhì)量的單位用“千克千克”，加速度單位用，加速度單位用“米米/秒秒2”，才能將牛頓第二定律的公式表達(dá)，才能將牛頓第二定律的公式表達(dá)為：為：FmaB每一瞬間的力

7、只決定這一瞬時(shí)的加速度每一瞬間的力只決定這一瞬時(shí)的加速度，而與這一瞬間之前或之后的力無(wú)關(guān)，而與這一瞬間之前或之后的力無(wú)關(guān)，F(xiàn)一一旦消失，旦消失，a也立即消失也立即消失C在公式在公式Fma中，中，a實(shí)際上是作用于該實(shí)際上是作用于該物體上的每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量物體上的每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和和D物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與物體所受合外力物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與物體所受合外力方向一致方向一致解析：解析：選選D.在公式在公式Fkma中的中的k值，只有值，只有在國(guó)際單位制中，力的單位用在國(guó)際單位制中，力的單位用“牛頓牛頓”、質(zhì)量的單位用質(zhì)量的單位用“千克千克”、加速度的單位用、加速度的單位用“米米/秒

8、秒2”時(shí)時(shí)k1，牛頓第二定律才為，牛頓第二定律才為Fma，A正確；牛頓第二定律表明，加速度正確；牛頓第二定律表明，加速度與物體受的合外力之間存在瞬時(shí)關(guān)系，與物體受的合外力之間存在瞬時(shí)關(guān)系，a與與F同時(shí)變化，同時(shí)消失，同時(shí)變化，同時(shí)消失，B正確；根據(jù)正確；根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，力的獨(dú)立作用原理，a應(yīng)為作用于該物體應(yīng)為作用于該物體上的每一個(gè)力單獨(dú)產(chǎn)生的加速度的矢量和上的每一個(gè)力單獨(dú)產(chǎn)生的加速度的矢量和，C正確；由牛頓第二定律的矢量性知，正確；由牛頓第二定律的矢量性知，物體的加速度方向一定與物體合外力方向物體的加速度方向一定與物體合外力方向一致，與物體運(yùn)動(dòng)方向不一定一致，一致，與物體運(yùn)動(dòng)方向不一定一

9、致，D錯(cuò)錯(cuò)誤誤二、應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及二、應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟及常用方法常用方法1一般步驟一般步驟(1)確定研究對(duì)象確定研究對(duì)象(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出受進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫出受力示意圖力示意圖(3)建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知建立坐標(biāo)系，或選取正方向，寫出已知量，根據(jù)定律列方程量，根據(jù)定律列方程(4)統(tǒng)一已知量單位，代值求解統(tǒng)一已知量單位，代值求解(5)檢查所得結(jié)果是否符合實(shí)際，舍去不合檢查所得結(jié)果是否符合實(shí)際，舍去不合理的解理的解2常用方法常用方法(1)矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形

10、定則求這兩個(gè)力的合力，再應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力，再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向加速度的方向就是物體所受合外力的方向加速度的方向就是物體所受合外力的方向，反之，若知道加速度的方向也可應(yīng)用方向，反之，若知道加速度的方向也可應(yīng)用平行四邊形定則求物體所受的合力平行四邊形定則求物體所受的合力即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2如圖如圖331所示，一物塊位于光滑水所示，一物塊位于光滑水平桌面上，用一大小為平桌面上，用一大小為F、方向如圖所示的、方向如圖所示的力去推它，使它以加速度力去推它，使它以加速度a向右運(yùn)動(dòng)，若保向右

11、運(yùn)動(dòng)，若保持力的方向不變而增大力的大小，則持力的方向不變而增大力的大小，則()圖圖331Aa變大變大Ba不變不變Ca變小變小D因?yàn)槲飰K的質(zhì)量未知，故不能確定因?yàn)槲飰K的質(zhì)量未知，故不能確定a變變化的趨勢(shì)化的趨勢(shì)三、單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用三、單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用1在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了在代在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了在代入數(shù)據(jù)時(shí)不使表達(dá)式過(guò)于繁雜，我們要把入數(shù)據(jù)時(shí)不使表達(dá)式過(guò)于繁雜，我們要把各個(gè)量換算到同一單位制中，這樣計(jì)算時(shí)各個(gè)量換算到同一單位制中，這樣計(jì)算時(shí)就不必一一寫出各個(gè)量的單位，只要在所就不必一一寫出各個(gè)量的單位，只要在所求結(jié)果后寫上對(duì)應(yīng)的單位即可求結(jié)果后寫上對(duì)應(yīng)的單位即

12、可2習(xí)慣上把各量的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位，習(xí)慣上把各量的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位，只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用國(guó)際單位來(lái)表示的國(guó)際單位來(lái)表示的3物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí)物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí)，同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以，同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系，我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系，推導(dǎo)出這些物理量的單位推導(dǎo)出這些物理量的單位特別提醒：特別提醒：利用單位制進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可對(duì)計(jì)利用單位制進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可對(duì)計(jì)算結(jié)果的正誤進(jìn)行檢驗(yàn)，如用力學(xué)國(guó)際單位算結(jié)果的正誤進(jìn)行檢驗(yàn)，如用力學(xué)國(guó)際單位制計(jì)算

13、時(shí)，只有所求物理量的計(jì)算結(jié)果的單制計(jì)算時(shí)，只有所求物理量的計(jì)算結(jié)果的單位和該物理量的力學(xué)國(guó)際單位制中的單位完位和該物理量的力學(xué)國(guó)際單位制中的單位完全統(tǒng)一時(shí)，該運(yùn)算過(guò)程才可能是正確的，若全統(tǒng)一時(shí)，該運(yùn)算過(guò)程才可能是正確的，若所求物理量的單位不對(duì)，則結(jié)果一定出錯(cuò)所求物理量的單位不對(duì)，則結(jié)果一定出錯(cuò)課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練對(duì)牛頓第二定律的理解對(duì)牛頓第二定律的理解 如圖如圖332所示，物體在水平拉力所示，物體在水平拉力F的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為為v.現(xiàn)讓拉力現(xiàn)讓拉力F逐漸減小，則物體的加速度逐漸減小，則物體的加速度和速度的變化情況應(yīng)是和速度的變化情

14、況應(yīng)是()圖圖332A加速度逐漸變小，速度逐漸變大加速度逐漸變小，速度逐漸變大B加速度和速度都在逐漸變小加速度和速度都在逐漸變小C加速度和速度都在逐漸變大加速度和速度都在逐漸變大D加速度逐漸變大，速度逐漸變小加速度逐漸變大，速度逐漸變小【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：點(diǎn)：(1)決定加速度變化的是合外力的變化，而決定加速度變化的是合外力的變化，而不是物體所受到的某個(gè)力的變化不是物體所受到的某個(gè)力的變化(2)速度增大還是減小取決于加速度與速度速度增大還是減小取決于加速度與速度方向的關(guān)系方向的關(guān)系【答案答案】D【方法總結(jié)方法總結(jié)】牛頓第二定律反映了物體牛頓第二定律

15、反映了物體所受合外力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的關(guān)所受合外力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的關(guān)系，當(dāng)物體所受合外力增大時(shí)物體加速度系，當(dāng)物體所受合外力增大時(shí)物體加速度增大，但對(duì)于速度則不一定增大增大，但對(duì)于速度則不一定增大變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1一物體在幾個(gè)力的作用下處一物體在幾個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，若使其中一個(gè)向東的力逐漸于平衡狀態(tài)，若使其中一個(gè)向東的力逐漸減小，直至為零，則在此過(guò)程中物體的加減小，直至為零，則在此過(guò)程中物體的加速度速度()A方向一定向東，且逐漸增大方向一定向東，且逐漸增大B方向一定向西，且逐漸增大方向一定向西，且逐漸增大C方向一定向西，且逐漸減小方向一定向西，且逐漸減小D方向一定向東，且

16、逐漸減小方向一定向東，且逐漸減小解析：解析：選選B.因物體在幾個(gè)力的作用下處于因物體在幾個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，所以其余幾個(gè)力的合力與向東平衡狀態(tài)，所以其余幾個(gè)力的合力與向東的力一定等大反向，當(dāng)向東的力逐漸減小的力一定等大反向，當(dāng)向東的力逐漸減小時(shí)，其余幾個(gè)力的合力向西且不變，取向時(shí)，其余幾個(gè)力的合力向西且不變，取向西為正方向，由牛頓第二定律知西為正方向，由牛頓第二定律知F西合西合F東東ma，a將隨將隨F東東的減小而逐漸增大，故只的減小而逐漸增大，故只有有B正確正確牛頓第二定律的瞬時(shí)性牛頓第二定律的瞬時(shí)性 如圖如圖333所示，質(zhì)量分別為所示，質(zhì)量分別為mA和和mB的的A和和B兩球用輕彈簧連接

17、，兩球用輕彈簧連接，A球用球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，兩球均處于靜止?fàn)罴?xì)繩懸掛起來(lái)，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)如果將懸掛態(tài)如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷，此時(shí)球的細(xì)線剪斷，此時(shí)A和和B兩球的瞬時(shí)加速度各是多少？?jī)汕虻乃矔r(shí)加速度各是多少？圖圖333【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】牛頓第二定律的核心是加牛頓第二定律的核心是加速度與合力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，求瞬時(shí)加速速度與合力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，求瞬時(shí)加速度時(shí)，當(dāng)物體受到的某個(gè)力發(fā)生變化時(shí)，度時(shí)，當(dāng)物體受到的某個(gè)力發(fā)生變化時(shí)，可能還隱含著其他力也發(fā)生變化，像彈簧可能還隱含著其他力也發(fā)生變化，像彈簧、橡皮繩等提供彈力時(shí)，由于形變量較大、橡皮繩等提供彈力時(shí)，由于形變量較大，彈力不會(huì)瞬間改變，而細(xì)繩

18、、鋼絲、輕，彈力不會(huì)瞬間改變，而細(xì)繩、鋼絲、輕桿則不同，由于形變量太小，所提供的彈桿則不同，由于形變量太小，所提供的彈力會(huì)在瞬間改變力會(huì)在瞬間改變【自主解答自主解答】物體在某一瞬間的加速度物體在某一瞬間的加速度由這一時(shí)刻的合力決定，分析繩斷瞬間兩由這一時(shí)刻的合力決定，分析繩斷瞬間兩球的受力情況是關(guān)鍵由于輕彈簧兩端連球的受力情況是關(guān)鍵由于輕彈簧兩端連著物體，物體要發(fā)生一段位移，需要一定著物體，物體要發(fā)生一段位移，需要一定時(shí)間，故剪斷細(xì)線瞬間，彈簧的彈力與剪時(shí)間，故剪斷細(xì)線瞬間，彈簧的彈力與剪斷前相同先分析細(xì)線未剪斷時(shí)，斷前相同先分析細(xì)線未剪斷時(shí)，A和和B的受力情況，如圖的受力情況，如圖334所示

19、，所示，A球受重球受重力、彈簧彈力力、彈簧彈力F1及細(xì)線的拉力及細(xì)線的拉力F2；B球受球受重力、彈力重力、彈力F1，且，且F1F1mBg.圖圖334【方法總結(jié)方法總結(jié)】分析物體在某一時(shí)刻的瞬分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析這一瞬時(shí)的受力情時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析這一瞬時(shí)的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度時(shí)加速度變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2質(zhì)量均為質(zhì)量均為m的的A、B兩個(gè)小球之間兩個(gè)小球之間系一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的彈簧，放在光滑的臺(tái)面上系一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的彈簧，放在光滑的臺(tái)面上A緊靠墻壁，如圖緊靠墻壁，如圖335所示，今用恒力所示，今用恒力F將將B球向左擠壓

20、彈簧，達(dá)到平衡時(shí)，突然將球向左擠壓彈簧，達(dá)到平衡時(shí)，突然將力撤去，此瞬間力撤去，此瞬間()圖圖335AA球的加速度為球的加速度為F/(2m)BA球的加速度為零球的加速度為零CB球的加速度為球的加速度為F/(2m)DB球的加速度為球的加速度為F/m整體法和隔離法的應(yīng)用整體法和隔離法的應(yīng)用 如圖如圖336所示，兩個(gè)質(zhì)量相同所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的物體的物體1和和2緊靠在一起，放在光滑的水平緊靠在一起，放在光滑的水平桌面上如果它們分別受到水平推力桌面上如果它們分別受到水平推力F1和和F2作用，而且作用，而且F1F2，則，則1施于施于2的作用力的作用力大小為大小為()圖圖336【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】先由整體法求加速度，再先由整體法求加速度，再用隔離法求物體用隔離法求物體1、2間的相互作用力間的相互作用力【精講精析精講精析】將物體將