物理必修一 第4章 第3節(jié) 牛頓第二定律

3牛頓第二定律第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系c情境導(dǎo)入觀看視頻：“珠海航展”上我國(guó)自主研發(fā)的殲10B矢量推進(jìn)驗(yàn)證機(jī)驚艷登場(chǎng)，我們來一睹芳華。殲10B矢量推進(jìn)機(jī)為什么能完成這么多炫酷的動(dòng)作呢？c交流討論1.我們知道力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。那么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的快慢與力

有什么樣的關(guān)系呢？2.我們學(xué)習(xí)了慣性，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。質(zhì)量大的物體慣性大，

保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力強(qiáng)。那么，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)

量有什么關(guān)系呢？3.賽車質(zhì)量小、動(dòng)力大，容易在短時(shí)間里

獲得較大的速度，也就是說賽車的加速

度大。物體的加速度a與它所受的作用

力F以及自身的質(zhì)量m之間存在什么樣

的定量關(guān)系呢？一、牛頓第二定律的表達(dá)式c梳理深化1.一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)不可能是幾次簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就能得出的，還需要通過大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)來論證。只有根據(jù)結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果都與事實(shí)一致時(shí)，這樣的結(jié)論才能成為“定律”。2.牛頓第二定律：物體的加速度與物體所受的作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．加速度的方向與作用力的方向相同，這就是牛頓第二定律。牛頓第二定律可表述為a∝

F∝ma或者寫成等式F=kma3.牛頓第二定律中力、質(zhì)量、加速度的關(guān)系①數(shù)量關(guān)系：正比性

②方向關(guān)系：矢量性③因果關(guān)系：因果性

④瞬時(shí)關(guān)系：瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性一、牛頓第二定律的表達(dá)式Fmc交流討論討論：取質(zhì)量的單位是千克，加速度的單位是米每二次方秒，根據(jù)上述牛頓第二定律中加速度與力質(zhì)量的關(guān)系，我們應(yīng)該怎樣確定力的單位？假如你是科學(xué)家，你能否想個(gè)辦法把表達(dá)式中的k消掉？二、力的單位c梳理深化1.“比例系數(shù)k的選取就有一定的任意性”，k為任意數(shù)都能正確的反應(yīng)牛頓第二定律的比例關(guān)系，這就會(huì)造成混亂，為了統(tǒng)一，也為了簡(jiǎn)潔，我們?nèi)=1，那么就得到F=ma這個(gè)最簡(jiǎn)潔的形式。2.在F=ma的這個(gè)公式下，我們就可以給出力的單位：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度，這么大的力稱之為“一個(gè)單位”的力，后人為了紀(jì)念牛頓，以之命名。力的國(guó)際單位是1N=1kg·m/s2。也就是說，使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力是1N。二、力的單位c鞏固提升例1.某質(zhì)量為1200kg的汽車在平直路面試車，當(dāng)達(dá)到72km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過60s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？假定試車過程中汽車受到的阻力不變．三、牛頓第二定律的表達(dá)式的應(yīng)用c（1）試車的第一階段：由速度時(shí)間公式有：vt＝v0﹣at＝0解得：根據(jù)牛頓第二定律得：F阻＝ma解得：代入數(shù)據(jù)，得F阻＝﹣400N，負(fù)號(hào)表示阻力的方向與速度相反．（2）重新起步并加速后，汽車所受合力：

F合＝F牽﹣F阻

根據(jù)牛頓第二定律得：代入數(shù)據(jù)，得a＝1.33m/s2，方向與速度方向相同鞏固提升a＝v0tF阻＝mv0ta＝F合m三、牛頓第二定律的表達(dá)式的應(yīng)用c總結(jié)應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟1、確定研究對(duì)象，并建立直角坐標(biāo)系。2、對(duì)物體進(jìn)行受力分析，確定合力。3、根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解。鞏固提升三、牛頓第二定律的表達(dá)式的應(yīng)用c三、牛頓第二定律的表達(dá)式的應(yīng)用練習(xí)1.光滑水平桌面上有一個(gè)物體質(zhì)量是2kg，受到互成120°角的兩個(gè)水平方向的力F1和F2的作用，兩個(gè)力的大小都是10N，這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大？

鞏固提升【答案】5m/s2c例2.質(zhì)量m＝20g的物體，測(cè)得它的加速度a＝20cm/s2，則關(guān)于它所受的合力的大小及單位，下列運(yùn)算既正確又規(guī)范簡(jiǎn)潔的是(

)A．F＝ma＝20×20＝400NB．F＝ma＝0.02×0.2＝0.004NC．F＝ma＝0.02kg×0.2m/s2＝0.004ND．F＝ma＝0.02×0.2N＝0.004N四、力的單位的理解鞏固提升D正確但不簡(jiǎn)潔c練習(xí)2.關(guān)于力的單位“牛頓”，下列說法正確的是(

)A.使質(zhì)量是2kg的物體產(chǎn)生2m/s2的加速度的力，叫做1NB.使質(zhì)量產(chǎn)生1.5m/s2的加速度的力，叫做1NC.使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力，叫做1ND.使質(zhì)量是2kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力，叫做1N四、力的單位的理解鞏固提升Cc課堂小結(jié)牛頓第二定律牛頓第二定律的表達(dá)式一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)要通過大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)來論證物體的加速度與物體所受的作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．加速度的方向與作用力的方向相同，這就是牛頓第二定律牛頓第二定律中力、質(zhì)量、加速度的關(guān)系。力的單位為了統(tǒng)一，也為了簡(jiǎn)潔，我們?nèi)=1，那么就得到F=ma這個(gè)最簡(jiǎn)潔的形式。使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力是1N。c課外拓展

1.我們知道，如果在地球表面，我們可以通過天平測(cè)出處于平衡狀態(tài)下物體的質(zhì)量。那么，在太空中，人們可以“自由”移動(dòng)，即便是把物體放在天平上，物體和天平之間也不會(huì)相互擠壓，從而無法測(cè)出物體的質(zhì)量。學(xué)習(xí)了牛頓第二定律，你能想個(gè)辦法，測(cè)出太空中物體的質(zhì)量嗎？c2.生活中處處皆有物理。據(jù)《自然》雜志報(bào)道：最新研究顯示，身體僅3mm長(zhǎng)的昆蟲沫蟬，最高跳躍高度可達(dá)70cm，這相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)身高男性運(yùn)動(dòng)員跳過210m高的摩天大樓，其跳躍能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人們以前所認(rèn)為的自然界跳高冠軍——跳蚤．當(dāng)沫蟬豎直起跳時(shí)，加速度可達(dá)到4000m/s2．求