牛頓第二定律+導(dǎo)學(xué)案 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

4.3牛頓第二定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解牛頓第二定律的重要性，理解掌握牛頓第二定律的內(nèi)容.

2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系.

3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.

4學(xué)會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】重點(diǎn)

1.對(duì)于牛頓第二定律的理解.

2.對(duì)于牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用.難點(diǎn)

1.牛頓第二定律的瞬時(shí)性、矢量性、因果關(guān)系.

2.應(yīng)用牛頓第二定律解決問題.【預(yù)習(xí)新知】（一）牛頓第二定律的表達(dá)式1.內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成___________、跟它的質(zhì)量成_________，加速度的方向跟作用力的方向___________。2.表達(dá)式F=__________，其中力F為物體受到的______，F(xiàn)的單位用牛頓（N）。二、力的單位1.力的國際單位：牛頓，簡(jiǎn)稱__________，符號(hào)為_______。2.“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫做1N，即1N=________。[問題探究]一、對(duì)牛頓第二定律的理解[自學(xué)指導(dǎo)一]閱讀課本的基礎(chǔ)上思考下列問題。（1）從牛頓第二定律可知，無論多么小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，可是，我們用力提一個(gè)很重的箱子，卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？（2）從勻速上升的氣球上掉下一個(gè)物體（不計(jì)空氣阻力），物體離開氣球的瞬間，物體的加速度和速度情況如何？[知識(shí)深化]1表達(dá)式F=ma的理解（1）單位統(tǒng)一：表達(dá)式中F、m、a三個(gè)物理量的單位都必須是國際單位。（2）F的含義：F是合力時(shí)，加速度a指的是合加速度，即物體的加速度；F是某個(gè)力時(shí)，加速度a是該力產(chǎn)生的加速度。2.牛頓第二定律的六個(gè)性質(zhì)性質(zhì)理解因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度矢量性F=ma是一個(gè)矢量式物體的加速度方向由它受的合力方向決定，且總與合力的方向相同瞬時(shí)性加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失同體性F=ma中，m、a都是對(duì)同一物體而言的獨(dú)立性作用在物體上的每一一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度是相對(duì)于慣性參考系而言的，即牛頓第二定律只適用于慣性參考系（二）力的單位1.力的國際單位⑥

，簡(jiǎn)稱牛，符號(hào)⑦

。2.1N的定義使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生⑧

的加速度的力的大小叫作1N，即1N=⑨

。3.比例系數(shù)的意義（1）在F=kma中，k的選取有一定的任意性，k的數(shù)值取決于⑩

的單位選取。（2）在國際單位制中k=1，牛頓第二定律的表達(dá)式為?

，式中F、m、a的單位分別為?

、?

、?

。⑥牛頓

⑦N

⑧1m/s2

⑨1kg·m/s2⑩F、m、a

?F=ma

?牛頓

?千克

?米每二次方秒【重難探究】探究點(diǎn)一理解牛頓第二定律公式F=ma中，若F是合力，加速度a為物體的實(shí)際加速度；若F是某一個(gè)力，加速度a為該力產(chǎn)生的加速度.

（2）a=是加速度的決定式，它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素.

（3）F、m、a三個(gè)物理量的單位都為國際單位時(shí)，才有公式F=kma中k=1,即F=ma.【例題】[多選]下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma及其變形公式的理解，正確的是（）

A.由F=ma可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成正比

B.由m=可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比

C.由a=可知，物體的加速度與其所受的合力成正比，與其質(zhì)量成反比

D.由m=可知，物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它所受的合力而求出

解析：注意物理公式不同于數(shù)學(xué)公式，不能單從形式上判斷正比和反比關(guān)系，還要考慮物理量的物理意義及決定因素等?？梢岳梦锢砉角笪粗?，如已知F、a，可根據(jù)m=求m。

A錯(cuò)：作用在物體上的合力，可由物體的質(zhì)量和加速度計(jì)算，但并不由它們決定。

B錯(cuò)：質(zhì)量是物體的屬性，由物體本身決定，與物體是否受力無關(guān)。

C、D對(duì)：由牛頓第二定律知，加速度與合力成正比，與質(zhì)量成反比，m可由其他兩個(gè)量求得。

答案：CD探究點(diǎn)二應(yīng)用牛頓第二定律解決實(shí)際問題

1.利用牛頓第二定律解決兩類問題

（1）可由物體所受各力的合力，求出物體的加速度。

（2）可由物體的加速度，求出物體所受各力的合力。

2.應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟

（1）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，畫出受力分析圖，明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程.

（3）求出合力或加速度.

（4）根據(jù)牛頓第二定律列方程求解.

3.兩種根據(jù)受力情況求加速度的方法

（1）矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力的作用，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方向.加速度的方向就是物體所受合力的方向.

（2）正交分解法：當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，常用正交分解法分別求物體在x軸、y軸上的合力、，再應(yīng)用牛頓第二定律分別求加速度、。在實(shí)際應(yīng)用中常將受力分解，且將加速度所在的方向選為x軸或y軸，有時(shí)也可分解加速度，即，.探究點(diǎn)三牛頓第二定律的六大特征因果性。力是產(chǎn)生加速度的原因，質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，物體的加速度是力這一外因與質(zhì)量這一內(nèi)因共同作用的結(jié)果。

（2）矢量性。加速度和合力都是矢量，它們的方向始終相同，加速度的方向由合力的方向唯一決定。瞬時(shí)性。物體的加速度跟它所受的合力之間存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，加速度與合力同時(shí)產(chǎn)生、變化和消失。

（4）同體性。加速度a、合力F、質(zhì)量m必須對(duì)應(yīng)同一物體。

（5）獨(dú)立性。物體受到多個(gè)力的作用時(shí)，每個(gè)力都獨(dú)立地產(chǎn)生一個(gè)加速度，且力和加速度之間仍遵循牛頓第二定律，就好像其他力不存在一樣。

（6）局限性。牛頓第二定律只能解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不能解決物體的高速運(yùn)動(dòng)問題，只適用于宏觀物體，不適用于微觀粒子。【鞏固訓(xùn)練】1.疫情期間，為了避免人員直接接觸，常用無人機(jī)運(yùn)送物品。如圖所示，無人機(jī)攜帶質(zhì)量為1.0kg的醫(yī)藥箱從地面由靜止開始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2.0s后開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻速上升一段距離后做勻減速運(yùn)動(dòng)，減速4.0s到達(dá)用戶陽臺(tái)，恰好懸停。若在勻加速階段無人機(jī)對(duì)醫(yī)藥箱的作用力的大小為12N，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中醫(yī)藥箱可看成質(zhì)點(diǎn)，忽略醫(yī)藥箱在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力，重力加速度。（1）求醫(yī)藥