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

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.對于牛頓第二定律的理解.

2.對于牛頓第二定律的簡單應(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，簡稱__________，符號為_______。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性物體的加速度是相對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

，簡稱牛，符號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：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，恰好懸停。若在勻加速階段無人機(jī)對醫(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