4.3牛頓第二定律（課件）高中物理一體化資源

知識(shí)回顧一、實(shí)驗(yàn)思路用

法探究加速度a與力F的關(guān)系和加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。二、物理量的測量1.質(zhì)量的測量，可以用

測量質(zhì)量。為了改變小車的質(zhì)量，可以在小車中增減

的數(shù)量。2.加速度的測量3.力的測量：孤力物體是

的，所以實(shí)驗(yàn)中的F是

力，合成法測量。三、實(shí)驗(yàn)注意①把木板的一側(cè)

。②小車能拖動(dòng)紙帶沿木板

。③小車的質(zhì)量要

鉤碼的質(zhì)量四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.物體的質(zhì)量m不變時(shí)，物體的加速度a與力F成

比。2.物體所受的力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量m成

比?？刂谱兞刻炱巾来a不存在合墊高勻速運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)大于正反4.3牛頓第二定律

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系人教版高中物理必修一前面我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)，但是沒有討論物體為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)。要討論這個(gè)問題，必須知道運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。在力學(xué)中，只研究物體怎樣運(yùn)動(dòng)而不涉及運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的分支，叫作運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinematics）；研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的分支，叫作動(dòng)力學(xué)（dynamics）。動(dòng)力學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)和科學(xué)研究中很重要，設(shè)計(jì)各種機(jī)器，控制交通工具，研究天體運(yùn)動(dòng)等，都離不開動(dòng)力學(xué)知識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道其表達(dá)式的確切含義。（物理觀念）2.通過對(duì)力的單位“牛頓”的定義，掌握牛頓第二定律表達(dá)式F=ma成立的條件。（物理觀念）3.加深對(duì)牛頓第二定律的理解，并能利用其解決簡單的問題。（科學(xué)思維）導(dǎo)入新課賽車質(zhì)量小、動(dòng)力大，容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的速度，也就是說，賽車的

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？通過上節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，你找到了嗎？加速度一、牛頓第二定律及力的單位上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小車的加速度a與

成正比，與它的

成反比。那么，對(duì)于任何物體都是這樣的嗎？如果我們多做幾次類似的實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成

，而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)又都十分

原點(diǎn)（圖4.3-1），那么，實(shí)際規(guī)律很可能就是這樣的。它所受的作用力F質(zhì)量m直線接近一、牛頓第二定律及力的單位到此為止，我們的結(jié)論仍然帶有猜想和推斷的性質(zhì)。只有根據(jù)這些結(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”。由此看來，科學(xué)前輩們在根據(jù)有限的實(shí)驗(yàn)事實(shí)宣布某個(gè)定律時(shí)，既需要謹(jǐn)慎，也需要勇氣。大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都可以得出與上節(jié)課實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)論，由此可以總結(jié)出一般性的規(guī)律：1.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

，加速度的方向跟作用力的方向

。正比反比相同牛頓第二定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，可以用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。一、牛頓第二定律及力的單位（2）表達(dá)式①比例式：a∝

或F∝

。②等式:F=

（各物理量單位未知時(shí)），其中k為

，F(xiàn)指物體所受的合力，a為物體的加速度。（3）物理意義表達(dá)式中F指的是物體所受的合力，a是描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量，由此可以看出，牛頓第二定律是聯(lián)系“

”和“

”的橋梁。

ma正比符號(hào)。比例系數(shù)kma力運(yùn)動(dòng)一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位

F、m、a

ma

如果我們把這個(gè)力叫作“一個(gè)單位”的力的話，力F的單位就是千克米每二次方秒。后人為了紀(jì)念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號(hào)N表示。

一、牛頓第二定律及力的單位

F=ma質(zhì)量一、牛頓第二定律及力的單位3.比例系數(shù)k的含義根據(jù)F=kma知k=

因此k在數(shù)值上等于使

質(zhì)量的物體產(chǎn)生單位加速度的力的大小，k的大小由F、m、三者的單位共同決定，三者取不同的單位，k的數(shù)值

，在國際單位制中，k=

。由此可知,在應(yīng)用公式F=ma進(jìn)行計(jì)算時(shí)，F(xiàn)、m、a的單位必須統(tǒng)一為

中相應(yīng)的單位。

單位不一樣1國際單位制一、牛頓第二定律及力的單位4.比例系數(shù)的確定確定各類公式中的比例系數(shù)有兩種方法：①如果式中各物理量的單位已經(jīng)確定，則需要通過實(shí)驗(yàn)手段來測定k，如動(dòng)摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、引力常量等的確定都屬于這種情況；②如果式中尚有未規(guī)定單位的物理量，則可先人為規(guī)定k的數(shù)值（一般使公式最簡化,令k=1），再規(guī)定出特定的單位，如牛頓第二定律、歐姆定律中k的取值，均屬干此種情況。一、牛頓第二定律及力的單位【注】牛頓第一定律不是牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例牛頓第一定律指出了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,明確了力的定義,而牛頓第二定律是在力的定義的基礎(chǔ)上建立的,定量定義了力和質(zhì)量的比值大小,進(jìn)而定量研究大和慣性大小對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。沒有牛頓第一定律,就無所謂力與慣性,就沒有以牛頓第二定律為核心的整個(gè)動(dòng)力學(xué),所以牛頓第一定律是研究力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),是不能用牛頓第二定律代替的,也不是牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例。C一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位一、牛頓第二定律及力的單位二、對(duì)牛頓第二定律的理解1.理解牛頓第二定律的基本特性①因果性力是產(chǎn)生

的原因。②矢量性物體加速度的方向與物體

的方向總是相同的，加速度的方向由合力的方向

。根據(jù)合力的方向可確定加速度的方，反之，根據(jù)加速度的方向也可以確定合力的方向。加速度所受合力決定二、對(duì)牛頓第二定律的理解③瞬時(shí)性物體的加速度與物體所受合力總是

的，力和加速度是

對(duì)應(yīng)關(guān)系。④同一性F、m、a三者對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體，相對(duì)同一慣性參考系，使用

單位制。⑤獨(dú)立性作用在物體上的每個(gè)力都將

產(chǎn)生各自的加速度，且遵循牛頓第二定律，物體的實(shí)際加速度為每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的

。同時(shí)存在、同時(shí)變化、同時(shí)消失瞬時(shí)同一獨(dú)立矢量和二、對(duì)牛頓第二定律的理解⑥局限性牛頓第二定律只能解決物體的

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

物體，不適用于微觀粒子。低宏觀二、對(duì)牛頓第二定律的理解2.合力、加速度、速度的關(guān)系（1）合力與加速度的關(guān)系合力與加速度合力的大小加速度大小決定質(zhì)量一定合力的方向加速度方向決定a與F同向加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁。二、對(duì)牛頓第二定律的理解（2）直線運(yùn)動(dòng)中加速度與速度的關(guān)系加速度方向與速度同向速度增大與速度反向速度減小大小加速度增大速度變化越來越快加速度減小速度變化越來越慢速度是聯(lián)系各運(yùn)動(dòng)過程的橋梁。物體受力的作用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化物體速度變化力與速度同向v增大力與速度反向v減小二、對(duì)牛頓第二定律的理解（3）力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力是改變物體

的原因，即:力→

→

變化（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加速度速度二、對(duì)牛頓第二定律的理解3.牛頓第二定律的適用范圍（1）牛頓第二