牛頓第二定律 課件- 高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

第四章牛頓運動定律03牛頓第二定律a回顧F＝Kma

k為比例系數(shù)正比于文字表述：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。牛頓第二定律內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同F(xiàn)合

＝kma

合外力質(zhì)量加速度k

是多少呢？把能夠使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的這么大的力定義為1N，即

1牛=1千克·米/秒2定義1個單位的力為使質(zhì)量為1kg的物體獲得1m/s2的加速度為了紀念牛頓1個單位的力=1牛頓(N)=1kg·m/s2內(nèi)容：物體的加速度的大小與合外力成正比,與質(zhì)量成反比.加速度方向與合外力方向相同.F=kmaF=ma使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力當各物理量均選國際單位時，k

=

1人為規(guī)定:1N=1kg·m/s2

二、牛頓第二定律人力資源幻燈片4牛頓第二定律1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。2.表達式：3.對定律的理解：F指的是物體所受的合外力；加速度a的方向與F相同；（k為比例系數(shù)）人力資源幻燈片4力學單位制（k為比例系數(shù)）F:“牛頓”，簡稱“?！?，符號“N”m:“千克”，符號“kg”a:加速度，單位m/s2

或m·s-2此時，若規(guī)定即，質(zhì)量為1kg的物體獲得1m/s2

的加速度時，所需的力為1N則，此時，條件：適用范圍：牛頓第二只定律只適用于慣性參考系，慣性參考系是指相對于地面靜止或勻速的參考系牛頓第二定律只適用于宏觀（相對于分子、原子）、低速（遠小于光速）運動的物體。F=ma合力理解分析:同體性:a、F、m對應于同一物體

牛頓第二定律內(nèi)容中前半句話的“物體”是指同一個物體嗎?牛頓第二定律內(nèi)容中后半句話：加速度的方向跟作用力的方向相同。FA光滑水平面F和a都是矢量,牛頓第二定律F=ma是一個矢量式,它反映了加速度方向始終跟合力方向相同.(2)矢量性:a與F的方向總是相同F(xiàn)A光滑水平面物體受到拉力F之前靜止物體受到拉力F之后做什么運動?撤去拉力F后，物體做什么運動?F增大、減小時，a怎樣?物體的加速度隨合力的變化而變化,存在瞬時對應的關系.(3)瞬時（同時）性:a與F是瞬時對應關系a與F總是同生同滅同變化人力資源幻燈片4牛頓第二定律的性質(zhì)同體性：研究對象相同，即同一個物體的F、m、a矢量性：加速度a、合外力F均為矢量，并且二者方向一致獨立性：每個力都可使物體產(chǎn)生一個加速度瞬時（同時）性：a隨F同時變化因果性：合外力F是加速度a產(chǎn)生的原因統(tǒng)一性：F、m、a統(tǒng)一使用國際單位制相對性：適用于慣性參考系（參照物處于靜止或勻速狀態(tài)）議一議根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個較小的力來水平推桌子，為什么沒有推動呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?不矛盾，因為牛頓第二定律中的力是合力議一議如何理解質(zhì)量是慣性大小的唯一量度？在確定的作用下，決定物體運動狀態(tài)難易程度的因素是物體的質(zhì)量F=ma人力資源幻燈片4加速度的定義式和決定式加速度a是描述速度變化快慢、方向的物理量，是對加速度的定義說明加速度a與物體本身的質(zhì)量，以及受到的作用力有關，是對加速度產(chǎn)生原因的描述。定義式?jīng)Q定式定律的意義：揭示了力與運動的關系，加速度是二者之間聯(lián)系的橋梁力和運動的關系F合一定a一定勻變速運動例：自由落體F合變化a變化非勻變速運動F合=0a=0

靜止或勻速運動平衡狀態(tài)1.力與加速度為因果關系：力是因，加速度是果.只要物體所受的合外力不為零，就會產(chǎn)生加速度.加速度與合外力方向是相同的，大小與合外力成正比(物體質(zhì)量一定時).2.力與速度無因果關系：合外力方向與速度方向可以相同，可以相反，還可以有夾角.合外力方向與速度方向相同時，物體做加速運動，相反時物體做減速運動.3.兩個加速度公式的區(qū)別a＝是加速度的定義式，是比值定義法定義的物理量，a與v、Δv、Δt均無關；a＝是加速度的決定式，加速度由物體受到的合外力及其質(zhì)量決定.2知識點二合外力、加速度、速度的關系人力資源幻燈片4提升鞏固物體加速度的方向只由它所受合力的方向決定，與速度方向無關。物體運動方向一定與物體所受合力的方向一致。靜止在光滑水平面上的物體，受到一個水平拉力，在拉力剛開始作用的瞬間，物體立刻獲得加速度，但速度仍為0。判斷（

）（

）（

）√×√【例3】在粗糙的水平面上，物體在水平推力的作用下，由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過一段時間后，將水平推力逐漸減小到零(物體不停止)，在水平推力減小到零的過程中（）A.物體的速度逐漸減小，加速度(大小)逐漸減小B.物體的速度逐漸增大，加速度(大小)逐漸減小C.物體的速度先增大后減小，加速度(大小)先增大后減小D.物體的速度先增大后減小，加速度(大小)先減小后增大【解析】物體受力如圖所示，因為原來做勻加速直線運動，所以F>Ff，由于運動一段時間，所以物體已有一定的速度，當力F減小時包含以下三個過程：①開始一段時間：F>Ff，由牛頓第二定律得a＝

，F(xiàn)減小，a減小，但a、v同向，故v增大；②隨著F減?。篎＝Ff時，即F合＝0，a＝0，速度達到最大；③力F繼續(xù)減?。篎<Ff，F(xiàn)合的方向變了，a的方向也相應變化，與速度方向相反，故v減小，由牛頓第二定律得a＝

，故a(大小)增大.綜上所述，a(大小)先減小后增大，v先增大后減小，選D.方法總結用牛二定律解題的一般步驟1、確定研究對象。2、分析物體的受力情況和運動情況，畫出研究對象的受力分析圖。3、求出合力及加速度4、選取正方向，根據(jù)牛頓運動定律和運動學規(guī)律建立方程并求解。人力資源幻燈片4提升鞏固1.用大小為3N的水平恒力，在水平面上拉一個質(zhì)量為2kg的木塊，從靜止開始運動，2s內(nèi)的位移為2m。則木塊的加速度為選擇0.5

m/s21m/s21.5m/s22m/s2（

）B人力資源幻燈片4提升鞏固1.某質(zhì)量為1000kg的汽車在平直路面上試車，當達到108km/h的速度時關閉發(fā)動機，經(jīng)過60s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應為多大？假定試車過程中汽車受到的阻力不變。計算思路：受力分析沿汽車行駛方向建立坐標系豎直：重力與支持力平衡水平：阻力、牽引力共同作用第一階段：根據(jù)速度的變化情況，得出汽車的加速度，根據(jù)牛頓第二定律，得出阻力第二階段：在阻力和牽引力的共同作用下，根據(jù)牛頓第二定律，得出加速度人力資源幻燈片4提升鞏固F阻圖1第一階段（只受阻力）根據(jù)牛頓第二定律，汽車的阻力為負號表示阻力方向與汽車運動方向相反解：沿汽車運動的方向建立坐標系，其在水平方向的受力如圖1、2所示。初速度：末速度：運動時間：所以，加速度為第一階段，汽車減速時根據(jù)牛頓第二定律，汽車的阻力為負號表示阻力方向與汽車運動方向相反人力資源幻燈片4提升鞏固F阻圖1第一階段（只受阻力）F阻F牽圖2第二階段（受阻力、牽引力的共同作用）第二階段，汽車重新起步時汽車所受的合力：根據(jù)牛頓第二定律，汽車此時的加速度為方向向右解：沿汽車運動的方向建立坐標系，其在水平方向的受力如圖1、2所示。初速度：末速度：運動時間：所以，加速度為第一階段，汽車減速時【例4】如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向的夾角θ＝37°，小球和車廂相對靜止，小球的質(zhì)量為1kg(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)。求：解析法一合成法(1)由于車廂沿水平方向運動，所以小球有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，選小球為研究對象，受力分析如圖所示。由幾何關系可得F＝mgtanθ則車廂做向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動。(2)懸線對球的拉力大小為法二正交分解法以水平向右為x軸正方向建立坐標系，并將懸線對小球的拉力FT正交分解，如圖所示。則沿水平方向有FTsinθ＝ma豎直方向有FTcosθ－mg＝0聯(lián)立解得a＝7.5m/s2，F(xiàn)T＝12.5N且加速度方向向右，故車廂做向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動。答案(1)7.5m/s2方向向右車廂做向右的勻加速直線運動或向左的勻減速直線運動(2)12.5N【例5】質(zhì)量為m的木塊，以一定的初速度沿傾角為θ的斜面向上滑動，斜面靜止不動，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖所示．(1)求向上滑動時木塊的加速度的大小和方向．(2)若此木塊滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑時木塊的加速度的大小和方向．解析：(1)以木塊為研究對象，因木塊受到三個力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐標系時，以加速度的方向為x軸的正方向．木塊上滑時其受力分析如圖甲所示，根據(jù)題意，加速度的方向沿斜面向下，將各個力沿斜面和垂直斜面方向正交分解．根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ＋f＝ma，N－mgcosθ＝0.又f＝μN，聯(lián)立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．(2)木塊下滑時其受力分析如圖乙所示，由題意知，木塊的加速度方向沿斜面向下．根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ－f′＝ma′，N′－mgcosθ＝0.又f′＝μN′，聯(lián)立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．答案：(1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下(2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下方法總結從平衡角度來看，因為提不動，所以靜止，則合外力為0，所以加速度也為0；答：沒有矛盾，G=mgFN

從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度。可是我們用力提一個很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？應該怎樣解釋這個現(xiàn)象？想一想課后討論牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎？牛頓第一定律說明維持物體的速度不需要力，改變物體的速度才需要力。牛頓第一定律定義了力，而牛頓第二定律是在力的定義的基礎上建立的，如果我們不知道物體在不受力情況下是怎樣的運動狀態(tài)，要研究物體在力的作用下是怎么運動的，顯然是不可能的，所以牛頓第一定律是研究力學的出發(fā)點，是不能用牛頓第二定律代替的，也即不是牛頓第二定律的特例。人力資源幻燈片4擴展–利用動力學測量質(zhì)量人力資源幻燈片4提升鞏固1.如圖所示，靜止在光滑水平面上的物體A，一端靠著處于自然狀態(tài)的彈簧。現(xiàn)對物體作用一向左的水平恒力，使彈簧被壓縮，在彈簧被壓縮到最短這一過程中，物體的速度和加速度變化的情況是選擇速度增大，加速度增大