【備課】高中物理教科版（2019）必修一：4.3 牛頓第二定律課件

3.牛頓第二定律必備知識·自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力·合作探究隨堂演練·自主檢測課

標(biāo)

要

求思

維

導(dǎo)

圖1.知道牛頓第二定律，理解其確切含義，會準(zhǔn)確表達牛頓第二定律．2．知道國際單位制中力的單位是怎樣定義的．3．能運用牛頓第二定律分析和處理簡單的問題，初步體會牛頓第二定律在認識自然過程中的有效性和價值．必備知識·自主學(xué)習(xí)一、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________，跟它的質(zhì)量成________，加速度方向跟作用力方向________．2．表達式：F＝________，k是比例常數(shù)，F(xiàn)是物體所受的________．3．比例系數(shù)k的意義：F＝kma中k的數(shù)值由F、m、a三個物理量的單位共同決定，若三量都取國際單位，則k＝1，所以牛頓第二運動定律的表達式可寫成F＝________．4．力的單位：________，符號是N.5．1N的物理意義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度所用的力為1kg·m/s2，稱為1N，即1N＝________．正比反比相同kma合外力ma牛頓1kg·m/s2二、牛頓第二定律的初步應(yīng)用1．在實際中物體往往同時受到幾個力的作用，此時，牛頓第二定律中的“作用力”指的是_______，牛頓第二定律可以表達成_______．2．如果作用在物體上的各個分力在同一平面內(nèi)，在此平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系，分別求得各分力在x、y方向的合力Fx合、Fy合，則牛頓第二定律可寫成：________，________．合力F合＝maFx合＝maxFy合＝may[導(dǎo)學(xué)1]加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系物體受力一定時，質(zhì)量大的加速度?。|(zhì)量一定時，受力越大，加速度越大．[導(dǎo)學(xué)2]

關(guān)鍵能力·合作探究探究點一對牛頓第二定律的理解【導(dǎo)學(xué)探究】仔細觀察下列圖片，分析下列問題(1)通過上一節(jié)的實驗，我們知道物體的加速度與物體受到的合力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．那么如何用數(shù)學(xué)式子來表示這個結(jié)論？(2)上式為牛頓第二定律的表達式，我們知道質(zhì)量的單位是kg，加速度的單位是m/s2，根據(jù)上述表達式如何確定力的單位？

【歸納總結(jié)】1.表達式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達式中F、m、a三個物理量的單位都必須是國際單位．(2)F的含義：指的是物體所受的合力．2．牛頓第二定律的五大特征同體性F＝ma中F、m、a都是對同一物體而言的矢量性F＝ma是一個矢量式，a與F的方向相同瞬時性F＝ma中a與F是瞬時對應(yīng)關(guān)系，無先后之分相對性F＝ma只適用于慣性參考系獨立性F＝ma在不同方向可表示為Fx＝max，F(xiàn)y＝may

答案：CD

素養(yǎng)訓(xùn)練1

(多選)關(guān)于牛頓第二定律，下列說法中正確的是(

)A．加速度和力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即加速度與力是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失的B．物體只有受到力的作用時，才有加速度，才有速度C．任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，也總與速度的方向相同D．當(dāng)物體受到幾個力的作用時，可把物體的加速度看成是各個力單獨作用時產(chǎn)生的各個加速度的矢量和答案：AD解析：根據(jù)牛頓第二定律的瞬時性，選項A正確；物體只有受到力的作用時，才有加速度，但速度有無與物體是否受力無關(guān)，選項B錯誤；任何情況下，加速度的方向總與合外力方向相同，但與速度的方向沒關(guān)系，選項C錯誤；根據(jù)牛頓第二定律的獨立性，選項D正確．探究點二牛頓第二定律的初步應(yīng)用【導(dǎo)學(xué)探究】仔細觀察下列圖片，分析下列問題(1)馬拉雪橇的力沿什么方向？(2)雪橇在水平地面上做變速運動，雪橇受到的合力沿什么方向？(3)怎么求雪橇受到的合力？(4)如何求雪橇的加速度？提示：(1)馬拉雪橇的力斜向上．(2)雪橇受到的合力沿水平方向．(3)因為雪橇受重力、壓力、支持力、拉力、摩擦力，受到三個以上的力的作用，所以用正交分解法求合力比較方便．(4)根據(jù)牛頓第二定律求解．【歸納總結(jié)】1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟

【典例示范】題型1合成法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用例2

如圖，甲、乙兩人同時從背面和側(cè)面分別用F1＝150N、F2＝200N的力推質(zhì)量為50kg的沙發(fā)，F(xiàn)1與F2相互垂直，且平行于地面，沙發(fā)與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，下列說法正確的是(

)A．沙發(fā)的加速度大小為1m/s2B．沙發(fā)將沿著F1的方向移動C．沙發(fā)不會被推動D．由于F1小于最大靜摩擦力，因此沙發(fā)將沿著F2的方向移動答案：A

題型2正交分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用例3

如圖所示，一物體沿傾角為α的斜面下滑時，恰好做勻速運動，若物體以某一初速度沖上斜面，則上滑時物體加速度為(

)A．gsinα B．gtanαC．2gsinα D．2gtanα答案：C

答案：C

素養(yǎng)訓(xùn)練3如圖所示，沿水平方向做勻加速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向θ＝37°，小球和車廂相對靜止，小球的質(zhì)量為1kg(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：(1)車廂運動的加速度；(2)懸線對小球的拉力大?。?/p>

探究點三瞬時加速度問題1．兩類模型物體的加速度與合力存在瞬時對應(yīng)關(guān)系，所以分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度，解決此類問題時，要注意兩類模型的特點：(1)細線(接觸面)：形變量極小，可以認為不需要形變恢復(fù)時間，在瞬時問題中，彈力能瞬時變化．(2)彈簧(橡皮繩)：形變量大，形變恢復(fù)需要較長時間，在瞬時問題中，認為彈力不變．2．抓住“兩關(guān)鍵”、遵循“四步驟”(1)分析瞬時加速度的“兩個關(guān)鍵”：①明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點；②分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)．(2)“四個步驟”：第一步：分析原來物體的受力情況．第二步：分析物體在突變時的受力情況．第三步：由牛頓第二定律列方程．第四步：求出瞬時加速度，并討論其合理性．【典例示范】例4

如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細線懸掛起來，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果將懸掛A球的細線剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是(

)A．a(chǎn)A＝0，aB＝0 B．a(chǎn)A＝g，aB＝gC．a(chǎn)A＝3g，aB＝g D．a(chǎn)A＝3g，aB＝0答案：D解析：分析B球原來受力如圖甲所示，F(xiàn)′＝2mg剪斷細線后彈簧形變不會瞬間恢復(fù)，故B球受力不變，aB＝0.分析A球原來受力如圖乙所示，T＝F＋mg，F(xiàn)′＝F，故T＝3mg.剪斷細線，T變?yōu)?，F(xiàn)大小不變，A球受力如圖丙所示，由牛頓第二定律得：F＋mg＝maA，解得aA＝3g.故本題選D.[拓展遷移1]

在[例4]情境中，如果將懸掛B球的彈簧剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是(

)A．a(chǎn)A＝0，aB＝0 B．a(chǎn)A＝0，aB＝gC．a(chǎn)A＝3g，aB＝g D．a(chǎn)A＝3g，aB＝0答案：B解析：剪斷彈簧前，分析B球原來受力，得彈簧拉力F′＝2mg，剪斷彈簧瞬間，彈簧彈力變?yōu)?，故B球只受重力，aB＝g；分析A球原來受力，T＝F＋mg，F(xiàn)′＝F，故T＝3mg.剪斷彈簧瞬間，T發(fā)生突變，變?yōu)榇笮〉扔趍g，故aA＝0.故本題選B.[拓展遷移2]

在[例4]情境中，若將彈簧和細線的位置顛倒，如圖所示．兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果將懸掛B球的細線剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是(

)A．a(chǎn)A＝0，aB＝0 B．a(chǎn)A＝0，aB＝gC．a(chǎn)A＝2g，aB＝g D．a(chǎn)A＝3g，aB＝0答案：C解析：剪斷細線前，分析B球原來受力，得細線拉力T＝2mg，剪斷細線瞬間，細線彈力變?yōu)?，故B球只受重力，aB＝g；分析A球原來受力，F(xiàn)＝T′＋mg，T′＝T，故彈簧拉力F＝3mg.剪斷細線瞬間，彈簧彈力不突變，A球受力如圖所示，由牛頓第二定律得：F－mg＝maA，故aA＝2g.故本題選C.

答案：C

隨堂演練·自主檢測1.在牛頓第二定律公式F＝kma中，比例系數(shù)k的數(shù)值(

)A．在任何情況下都等于1B．是由質(zhì)量m、加速度a和力F三者的大小所決定的C．與質(zhì)量m、初速度a和力F三者的單位無關(guān)D．在國際單位制中一定等于1答案：D解析：在牛頓第二定律表達式F＝kma中，只有質(zhì)量m、加速度a和力F的單位是國際單位制時，比例系數(shù)k才為1，故D正確，A、B、C錯誤．2．在行車過程中，遇到緊急剎車，乘客可能受到傷害．為此人們設(shè)計了如圖所示的安全帶以盡可能地減輕猛烈碰撞．假設(shè)某次急剎車時，由于安全帶的作用，使質(zhì)量70kg的乘客的加速度大小約為6m/s2，此時安全帶對乘客的作用力最接近(

)A．100N B．400NC．800N