高中物理 第四章 牛顿运动定律 第3节 牛顿第二定律课件 新人教版必修1[共41页].ppt

第第第第四四四四章章章章第第第第3 3 3 3节节节节新知预习新知预习新知预习新知预习· · 巧设计巧设计巧设计巧设计名师课堂名师课堂名师课堂名师课堂· · 一点通一点通一点通一点通创新演练创新演练创新演练创新演练····大冲关大冲关大冲关大冲关读教材读教材读教材读教材····填要点填要点填要点填要点要点一要点一要点一要点一要点二要点二要点二要点二随堂检测随堂检测随堂检测随堂检测 归纳小结归纳小结归纳小结归纳小结课下作业课下作业课下作业课下作业 综合提升综合提升综合提升综合提升试身手试身手试身手试身手····夯基础夯基础夯基础夯基础关键语句归纳关键语句归纳关键语句归纳关键语句归纳要点三要点三要点三要点三12345[读教材读教材·填要点填要点]　　　　1．牛顿第二定律．牛顿第二定律　　　　(1)内容：物体加速度的大小跟它受到的内容：物体加速度的大小跟它受到的 成正成正比、跟它的比、跟它的 成反比，加速度的方向跟成反比，加速度的方向跟 的方向的方向相同，这就是牛顿第二定律相同，这就是牛顿第二定律。

　　　　(2)数学表达式：数学表达式：F＝＝ 作用力作用力作用力作用力ma质量质量67　　　　2．力的单位．力的单位　　　　(1)国际单位制中，力的单位是国际单位制中，力的单位是 ，符号，符号 　　　　(2)力的单位：使质量为力的单位：使质量为1 kg的物体产生的物体产生 的加的加速度的力，称为速度的力，称为1 N，即，即1 N＝＝1 　　　　(3)比例系数比例系数k的含义：的含义：　　根据　　根据F＝＝kma，取不同的单位，，取不同的单位，k的数值不一样，在国的数值不一样，在国际单位制中际单位制中k＝＝ ，由此可知公式，由此可知公式F＝＝ma应用于应用于F、、m、、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位的单位必须统一为国际单位制中相应的单位N1 m/s2kg·m/s21牛顿牛顿8[试身手试身手·夯基础夯基础]1．在牛顿第二定律公式．在牛顿第二定律公式F＝＝kma中，比例系数中，比例系数k的数的数值值 (　　　　)A．在任何情况下都等于．在任何情况下都等于1B．．k的数值是由质量、加速度和力的大小所决定的的数值是由质量、加速度和力的大小所决定的C．．k的数值是由质量、加速度和力的单位所决定的的数值是由质量、加速度和力的单位所决定的D．在国际单位制中，．在国际单位制中，k的数值一定等于的数值一定等于19解析：解析：由由“牛顿牛顿”单位的定义可知，只有当质量、加速单位的定义可知，只有当质量、加速度、力三个物理量的单位取国际单位制时，度、力三个物理量的单位取国际单位制时，k才等于才等于1，而不是由三个物理量的大小决定的。

如：当质量取，而不是由三个物理量的大小决定的如：当质量取1 g，加速度取，加速度取1 m/s2，力取，力取1 N时，时，k就不为就不为1，而为，而为1 000，因此本题选，因此本题选C、、D答案：答案：CD102．关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是　．关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是　(　　　　)A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大外力一定大B．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定就小定就小11C．由．由F＝＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比质量成正比D．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向，始终与物体所受的合外力方向一致的方向，始终与物体所受的合外力方向一致12解析：解析：加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，选项度大的物体，所受合外力不一定大，选项A、、B错误；错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故故D选项正确。

选项正确答案：答案：D1314因果性因果性只要物体所受合力不为只要物体所受合力不为0(无论合力多么小无论合力多么小)，物，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因体就获得加速度，即力是产生加速度的原因矢量性矢量性F＝＝ma是一矢量式，任一瞬时，物体加速度的是一矢量式，任一瞬时，物体加速度的方向与物体所受合力的方向总是相同方向与物体所受合力的方向总是相同瞬时性瞬时性物体所受外力的瞬时变化会导致加速度的瞬时物体所受外力的瞬时变化会导致加速度的瞬时变化，加速度的变化不需要时间的积累，加速变化，加速度的变化不需要时间的积累，加速度和力同时存在，同时变化，同时消失度和力同时存在，同时变化，同时消失15因果性因果性只要物体所受合力不为只要物体所受合力不为0(无论合力多么小无论合力多么小)，物体，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因就获得加速度，即力是产生加速度的原因同一性同一性 F、、m、、a三者必须对应同一个物体或系统三者必须对应同一个物体或系统独立性独立性当物体同时受到几个力的作用时，各力将独立地产当物体同时受到几个力的作用时，各力将独立地产生各自的加速度，物体表现出来的实际加速度是各生各自的加速度，物体表现出来的实际加速度是各力产生的加速度的矢量和力产生的加速度的矢量和相对性相对性物体的加速度必须是对静止的或匀速直线运动的参物体的加速度必须是对静止的或匀速直线运动的参考系而言的。

对加速运动的参考系不适用考系而言的对加速运动的参考系不适用1617　　　　1．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是　．关于牛顿第二定律，下列说法正确的是　(　　　　)　　　　A．公式．公式F＝＝ma中，各量的单位可以任意选取中，各量的单位可以任意选取　　　　B．某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合．某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力，而与这之前或之后的受力无关外力，而与这之前或之后的受力无关　　　　C．公式．公式F＝＝ma中，中，a实际上是作用于该物体上每一实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和个力所产生的加速度的矢量和　　　　D．物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致．物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致18　　　　[审题指导审题指导]　　解答本题需要把握以下两点：解答本题需要把握以下两点：　　　　(1)加速度与合外力瞬时对应关系，即有合外力一定加速度与合外力瞬时对应关系，即有合外力一定有加速度，却不一定有速度有加速度，却不一定有速度　　　　(2)加速度的方向总与合外力方向相同加速度的方向总与合外力方向相同19　　　　[解析解析]　　F、、m、、a必须选取统一的国际单位，才可必须选取统一的国际单位，才可写成写成F＝＝ma的形式，否则比例系数的形式，否则比例系数k≠1，所以选项，所以选项A错错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合外力与加速度的对应关系，它既表明的对应关系，它既表明F合合、、m、、a三者数值上的对应关三者数值上的对应关系，同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致系，同时也表明合外力的方向与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，而与速度方向不一定相同，所的，即矢量对应关系，而与速度方向不一定相同，所以选项以选项B正确，选项正确，选项D错误；由力的独立作用原理知，错误；由力的独立作用原理知，20作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和，故选项矢量和，故选项C正确。

正确　　　　[答案答案]　　BC21　　牛顿第二定律中的单位问题、加速度和力的瞬　　牛顿第二定律中的单位问题、加速度和力的瞬时性问题以及速度和力的关系问题，都是常出错的时性问题以及速度和力的关系问题，都是常出错的问题221 1．应用牛顿第二定律解决问题的一般步骤．应用牛顿第二定律解决问题的一般步骤23　　　　2 2．常用方法．常用方法　　　　(1)(1)合成法：首先确定研究对象，画出受力分析图，合成法：首先确定研究对象，画出受力分析图，将各个力按照力的平行四边形定则在加速度方向上合成，将各个力按照力的平行四边形定则在加速度方向上合成，直接求出合力，再根据牛顿第二定律列式求解直接求出合力，再根据牛顿第二定律列式求解　　　　(2)(2)分解法：首先确定研究对象，画出受力分析图，分解法：首先确定研究对象，画出受力分析图，根据力的实际作用效果，将某一个力分解成两个分力，然根据力的实际作用效果，将某一个力分解成两个分力，然后根据牛顿第二定律列式求解应用此法时要求对力的作后根据牛顿第二定律列式求解应用此法时要求对力的作用效果有清楚的认识，要按照力的实际效果进行分解用效果有清楚的认识，要按照力的实际效果进行分解。

2425图图4 4－－3 3－－1 1　　　　2 2．质量为．质量为m m的木块，以一定的初的木块，以一定的初速度沿倾角为速度沿倾角为θθ的斜面向上滑动，斜的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩擦面静止不动，木块与斜面间的动摩擦因数为因数为μμ，如图，如图4 4－－3 3－－1 1所示　　　　(1)(1)求向上滑动时木块的加速度求向上滑动时木块的加速度的大小和方向的大小和方向　　　　(2)(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向滑时木块的加速度的大小和方向26[ [审题指导审题指导] ]27　甲　　　　　　乙　甲　　　　　　乙　　　　[解析解析]　　(1)以木块为研究以木块为研究对象，因木块受到三个力的作对象，因木块受到三个力的作用，故采用正交分解法求解，用，故采用正交分解法求解，建立坐标系时，以加速度的方建立坐标系时，以加速度的方向为向为x轴的正方向木块上滑时轴的正方向木块上滑时其受力分析如图甲所示，根据其受力分析如图甲所示，根据题意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直斜题意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直斜28面方向正交分解。

根据牛顿第二定律有面方向正交分解根据牛顿第二定律有mgsin θ＋＋Ff＝＝ma，，FN－－mgcos θ＝＝0又又Ff＝＝μFN联立解得联立解得a＝＝g(sin θ＋＋μcos θ)，方向沿斜面向下方向沿斜面向下29　　　　(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块的加速度方向沿斜面向下根据牛顿第二定律有的加速度方向沿斜面向下根据牛顿第二定律有　　　　mgsin θ－－Ff′＝＝ma′，，FN′－－mgcos θ＝＝0，又，又Ff′＝＝μFN′　　联立解得　　联立解得a′＝＝g(sin θ－－μcos θ)，方向沿斜面向下方向沿斜面向下　　　　[答案答案]　　(1)g(sin θ＋＋μcos θ)，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下　　　　(2)g(sin θ－－μcos θ)，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下30　　本题为典型的在斜面上做匀变速直线运动的实例，　　本题为典型的在斜面上做匀变速直线运动的实例，对于这类题目的处理，运用正交分解的方法处理最合对于这类题目的处理，运用正交分解的方法处理最合适正交分解的方法是常用的矢量运算方法，其实质适。

正交分解的方法是常用的矢量运算方法，其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算常见的是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算常见的是沿加速度方向和垂直加速度方向建立坐标系是沿加速度方向和垂直加速度方向建立坐标系31　　在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常　　在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题　　　　1 1．这些模型的共同点．这些模型的共同点　　都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生　　都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关32　　　　2 2．这些模型的不同点．这些模型的不同点　　　　(1)(1)轻绳：只能受拉力作用，不能承受压力，且轻绳：只能受拉力作用，不能承受压力，且方向一定沿着绳子背离受力物；认为绳子不可伸长方向一定沿着绳子背离受力物；认为绳子不可伸长( (只要不被拉断只要不被拉断) )；绳子的弹力可以发生突变；绳子的弹力可以发生突变————瞬瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失。

时产生，瞬时改变，瞬时消失　　　　(2)(2)轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力轻杆：既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也或受力方向不一定沿着杆；认为杆既不可伸长，也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变不可缩短，杆的弹力也可以发生突变33　　　　(3)(3)轻弹簧：既能承受拉力，也可承受压力，力的方向轻弹簧：既能承受拉力，也可承受压力，力的方向沿弹簧的轴线与弹簧形变方向相反，弹簧的长度既可变长，沿弹簧的轴线与弹簧形变方向相反，弹簧的长度既可变长，又可变短，遵循胡克定律又可变短，遵循胡克定律( (在弹性限度内在弹性限度内) )；因形变量较大，；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能产生形变或使形变消失都有一个过程，故弹簧的弹力不能突变，在极短时间内可认为弹力不变突变，在极短时间内可认为弹力不变　　　　(4)(4)橡皮条：只能承受拉力，不能承受压力；其长度只橡皮条：只能承受拉力，不能承受压力；其长度只能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，能变长，不能变短，同样遵循胡克定律；因形变量较大，产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同产生形变或使形变消失都有一个过程，故橡皮条的弹力同样不能突变。

样不能突变34　　　　3．如图．如图4－－3－－2甲、乙所示，图中细线均不可伸长，甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两小球均处于平衡状态且质量相同如果突然把两水平两小球均处于平衡状态且质量相同如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球细线剪断，剪断瞬间小球A的加速度的大小为的加速度的大小为________，，方向为方向为________；小球；小球B的加速度的大小为的加速度的大小为________，方，方向为向为________；图甲中倾斜细线；图甲中倾斜细线OA与图乙中弹簧的拉力与图乙中弹簧的拉力之比为之比为________(θ角已知角已知)图图4－－3－－235　　　　[审题指导审题指导]　　水平细线剪断瞬间拉力突变为零，水平细线剪断瞬间拉力突变为零，图甲中图甲中OA细线拉力由细线拉力由FT突变为突变为FT1，但是图乙中，但是图乙中OB弹簧要发生形变需要一定时间，弹力不能突变弹簧要发生形变需要一定时间，弹力不能突变3637　　　　[答案答案]　　gsin θ　垂直倾斜细线　垂直倾斜细线OA向下　向下　gtan θ　水平　水平向右　向右　cos2 θ38　　分析此类问题，要分清是何种模型，明确物体受力　　分析此类问题，要分清是何种模型，明确物体受力情况，哪些力不变，哪些力发生突变。

从而确定物体所情况，哪些力不变，哪些力发生突变从而确定物体所受合力的变化情况，然后利用牛顿第二定律求出加速度受合力的变化情况，然后利用牛顿第二定律求出加速度的大小3940　　　　1．物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的．物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同　　　　2．牛顿第二定律的表达式：．牛顿第二定律的表达式：F＝＝ma，式中各量都，式中各量都取国际单位，取国际单位，F为物体为物体m所受的合外力所受的合外力　　　　3．应用牛顿第二定律解题时，要选取研究对象，．应用牛顿第二定律解题时，要选取研究对象，然后对其进行受力分析，再应用牛顿第二定律列方程然后对其进行受力分析，再应用牛顿第二定律列方程求解结果求解结果。