【高中物理】牛顿第二定律 课件 2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

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1、第四章第四章 运动和力的关系运动和力的关系第第3 3节节 牛顿第二定律牛顿第二定律【学习目标学习目标】1 1、能准确表述牛顿第二定律的内容。、能准确表述牛顿第二定律的内容。2 2、理解牛顿第二定律、理解牛顿第二定律3 3、会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题。、会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题。赛车质量小、动力大，容易在短时间内赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得获得较大较大的速度，也就是说，赛车的加速度大的速度，也就是说，赛车的加速度大。物体。物体的加速度的加速度a与与它所受的作用它所受的作用F以及以及自身的自身的质量质量m之之间间存在什么样的定量关系呢存在什么

2、样的定量关系呢？通过？通过上节的探究上节的探究实实验验，你找到了吗？，你找到了吗？【新课引入新课引入】上节课的实验结果表明，小车的加速度上节课的实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力与它所受的作用力F成正比，成正比，与它的质量与它的质量m成反比成反比大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：由此可以总结出一般性的规律：物体物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。加速度的方向跟作用力的方

3、向相同。F ma1.1.内容：内容：2.2.表达式表达式:Fkma一、牛顿第二定律其中其中k k是比例系数是比例系数F指指的是物体所受的合力的是物体所受的合力思考与讨论思考与讨论3.3.力的单位力的单位Fkma当当k=1时，时，质量质量为为1kg的的物体在某力的作用下物体在某力的作用下获得获得1m/s2的的加速度加速度，则这个力则这个力 F ma 1 kgm/s2如如果果我我们们把把这这个个力力叫叫做做“一一个个单单位位”的的力力的的话话，力力F的的单单位位就就是是千千克克米米每每二二次次方方秒秒。后后人人为为了了纪纪念念牛牛顿顿，把把它它称称作作“牛牛顿顿”，用用符符号号N表示。表示。1 N

4、=1 kgm/s2 在在质质量量的的单单位位取取千千克克(kg)，加加速速度度的的单单位位取取米米每每二二次次方方秒秒(m/s2)，力力的单位取牛顿的单位取牛顿(N)时，牛顿第二定律可以表述为：时，牛顿第二定律可以表述为：Fma4 4.表达式变化为：表达式变化为：F合合=ma二、对牛顿第二定律的理解1.对表达式对表达式Fma的理解的理解：(1)单单位位统统一一：表表达达式式中中F、m、a三三个个物物理理量量的的单单位位都都必必须须是是国国际际单单位。位。(2)F的含义：指的是物体所受的合力。的含义：指的是物体所受的合力。(3)“”的的含含义义：不不仅仅表表示示左左右右两两边边数数值值相相等等，

5、也也表表示示方方向向相相同同，即即物体加速度的方向与它所受合力的方向相同。物体加速度的方向与它所受合力的方向相同。2.牛顿第二定律的五个性质牛顿第二定律的五个性质(1)因因果果性性：力力是是使使物物体体产产生生加加速速度度的的原原因因，只只要要物物体体所所受受的的合合力力不不为为0，物体就具有加速度。，物体就具有加速度。(2)矢矢量量性性：Fma是是一一个个矢矢量量式式，物物体体的的加加速速度度方方向向由由它它受受的的合合力力方向决定，且总与合力的方向相同方向决定，且总与合力的方向相同。(3)瞬瞬时时性性：合合力力与与加加速速度度是是瞬瞬时时对对应应关关系系，同同时时产产生生、同同时时变变化化

6、、同时消失同时消失。二、对牛顿第二定律的理解2.牛顿第二定律的五个性质牛顿第二定律的五个性质(4)同同体体性：性：Fma中中F、m、a都是对同一物体而言的都是对同一物体而言的。(5)独独立立性性：作作用用在在物物体体上上的的每每一一个个力力都都产产生生加加速速度度，而而物物体体的的实实际际加速度是加速度是这些这些加速度的矢量和。加速度的矢量和。二、对牛顿第二定律的理解3.加速度两种表达式的比较加速度两种表达式的比较大小方向与v、v大小无关由v/t决定与F合成正比与m成反比与v方向一致与F合方向一致二、对牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的简单应用牛顿第二定律的简单应用 例例1.在在平平直直路路面面

7、上上，质质量量为为1100kg的的汽汽车车在在进进行行研研发发的的测测试试，当当速速度度达达到到100km/h时时取取消消动动力力，经经过过70s停停了了下下来来。汽汽车车受受到到的的阻阻力力是是多多少少？重重新新起起步步加加速速时时牵牵引引力力为为2000N，产产生生的的加加速速度度是是多多少少？假假定试车过程中汽车受到的阻力不变。定试车过程中汽车受到的阻力不变。GFNF阻解：沿汽车运动方向解：沿汽车运动方向建立一维坐标系建立一维坐标系第一阶段，汽车受到的阻力做匀变速运动第一阶段，汽车受到的阻力做匀变速运动v0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s，v=0 例例1.在在平平直直

8、路路面面上上，质质量量为为1100kg的的汽汽车车在在进进行行研研发发的的测测试试，当当速速度度达达到到100km/h时时取取消消动动力力，经经过过70s停停了了下下来来。汽汽车车受受到到的的阻阻力力是是多多少少？重重新新起起步步加加速速时时牵牵引引力力为为2000N，产产生生的的加加速速度度是是多多少少？假假定试车过程中汽车受到的阻力不变。定试车过程中汽车受到的阻力不变。F阻FNGF由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F合合=FF阻阻=2000N-437N=1563N第二阶段，汽车重新起步加速第二阶段，汽车重新起步加速例例2.某某同同学学在在列列车车车车厢厢的的顶顶部部用用细细线线悬悬挂挂一

9、一个个小小球球，在在列列车车以以某某一一加加速速度度渐渐渐渐启启动动的的过过程程中中，细细线线就就会会偏偏过过一一定定角角度度并并相相对对车车厢厢保保持持静静止止，通通过过测测定定偏偏角角的的大大小小就就能能测测定定列列车车的的加加速速度度。在在某某次次测测定定中中，悬线与竖直方向的夹角为悬线与竖直方向的夹角为，求列车的加速度。，求列车的加速度。mgFa根据根据牛顿第二定律牛顿第二定律:小球小球具有的加速度为：具有的加速度为：ag tan 方向水平向右方向水平向右【解析】方法【解析】方法1 1：合成法：合成法 以小球为研究对象，如图做受力分析以小球为研究对象，如图做受力分析F=mgtanF合合

10、=ma方法方法2 2：正交分解法：正交分解法在竖直方向有在竖直方向有 FT cos mg（1）在水平方向有在水平方向有 FT sin ma （2）小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立直角坐标系。将小球所受的拉力建立直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解为水平方向的分解为水平方向的Fx和竖直和竖直方向的方向的Fy。两式联立，可以求得小球的加速度为：两式联立，可以求得小球的加速度为：ag tan 方向水平向右方向水平向右mgFTFxaFy应用应用牛顿第二定律解题牛顿第二定律解题的的一般一般步骤步骤练习练习1、关于

11、牛顿第二定律，下列说法中不正确的是（、关于牛顿第二定律，下列说法中不正确的是（）A.加速度与力的关系是瞬时对应关系，即加速度与力的关系是瞬时对应关系，即a与与F是同时产生、同时变是同时产生、同时变化、同时消失化、同时消失B.由由F=ma可知，可知，m与与a成反比成反比C.任何情况下，加速度的方向总是与合外力方向相同，但与速度任何情况下，加速度的方向总是与合外力方向相同，但与速度v不一定同向不一定同向D.当物体受到几个力作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独当物体受到几个力作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用所产生的分加速度的合成作用所产生的分加速度的合成D练习练习2、在粗糙的水平面上

12、，物体在水平推力的作用下，由静止开、在粗糙的水平面上，物体在水平推力的作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经过一段时间始做匀加速直线运动，经过一段时间 后，将水平推力逐渐减小到零后，将水平推力逐渐减小到零（物体不停止），那么，在水平推力减小到零的过程中物体的速度（物体不停止），那么，在水平推力减小到零的过程中物体的速度和加速度如何变化？和加速度如何变化？C常见常见的的瞬时加速度问题瞬时加速度问题类别类别弹力表现形式弹力表现形式弹力方向弹力方向能否突变能否突变轻绳轻绳拉力拉力沿绳收缩方向沿绳收缩方向能能橡皮条橡皮条拉力拉力沿橡皮条收缩方向沿橡皮条收缩方向不能不能轻弹簧轻弹簧拉力、支持力拉力、支持

13、力沿弹簧轴线方向沿弹簧轴线方向不能不能轻杆轻杆拉力、支持力拉力、支持力不确定不确定能能1 1、轻绳轻绳、轻杆模型不发生明显形变就能产生弹力，剪断、轻杆模型不发生明显形变就能产生弹力，剪断(或脱离或脱离)后，后，形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失。形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失。2 2、轻弹簧轻弹簧、橡皮条模型的形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬、橡皮条模型的形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，它们的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，时性问题中，它们的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是不变的。往往可以看成是不变的。常

14、见常见的的瞬时加速度问题瞬时加速度问题C练习练习5、如图甲如图甲、乙所示，小球、乙所示，小球1、2的质量相等，分别用轻弹簧、轻的质量相等，分别用轻弹簧、轻绳连接，并用细绳将小球绳连接，并用细绳将小球1悬挂。则在剪断上方细绳瞬间，下列说法悬挂。则在剪断上方细绳瞬间，下列说法正确的是（）正确的是（）A图甲中小球图甲中小球1的加速度的加速度a1=2g，方向竖直向下，方向竖直向下B图甲中小球图甲中小球2的加速度的加速度a2=g，方向竖直向上，方向竖直向上C图乙中小球图乙中小球1的加速度的加速度a1=g，方向竖直向下，方向竖直向下D图乙中小球图乙中小球2的加速度的加速度a2=0AC【答案】【答案】AC【

15、详解】在剪断绳前，根据平衡条件得知，图甲中弹簧的弹【详解】在剪断绳前，根据平衡条件得知，图甲中弹簧的弹力大小等于力大小等于mg，绳对小球，绳对小球1的拉力为的拉力为2mg。图乙中小球。图乙中小球1、2间绳的拉力为间绳的拉力为mg，上面绳对小球，上面绳对小球1的拉力为的拉力为2mg。A在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没在剪断绳的瞬间，弹簧的弹力没有来得及变化，小球有来得及变化，小球1受到重力受到重力mg和弹簧弹力和弹簧弹力mg，故小球，故小球1的加速度的加速度a1=2g，方向竖直向下，故，方向竖直向下，故A正确；正确；B图甲中小球图甲中小球2的受力情况没有变化，的受力情况没有变化，则小球则小球2所受合力为零，故加速度为零，故所受合力为零，故加速度为零，故B错误；错误；CD图乙中在剪断绳图乙中在剪断绳的瞬间，的瞬间，1、2球由于用绳连接，球由于用绳连接，1和和2与将与绳一起下落，根据牛顿第二与将与绳一起下落，根据牛顿第二定律，对整体研究得到，整体的加速度等于重力加速度定律，对整体研究得到，整体的加速度等于重力加速度g，则小球，则小球1、2的的加速度等于加速度等于g，方向竖直向下，故，方向竖直向下，故C正确，正确，D错误。故选错误。故选AC。