【高中物理】牛顿第二定律同步课件 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、新课导入新课导入牛顿第二定律知识回顾知识回顾 上节课的实验表明，上节课的实验表明，小车的加速度小车的加速度a跟它所受的作用力成正比，与跟它所受的作用力成正比，与它的质量它的质量m成反比。成反比。这一结论是否具有普适性？这一结论是否具有普适性？科研人员做实验时都要对偏差进行定量分析，科研人员做实验时都要对偏差进行定量分析，以确认偏差和实验之间的关系以确认偏差和实验之间的关系多次实验，大胆猜想多次实验，大胆猜想 如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，如果我们多做几次实验，每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，如图甲。而这些直线与坐标轴的交点又都十分接

2、近原点，如图甲。图甲图甲（实际）（实际）猜想猜想图乙图乙（猜想）（猜想）似乎有其一致性似乎有其一致性多次实验得到的结论似乎指明实际规律确实如此多次实验得到的结论似乎指明实际规律确实如此反复验证，探索真理反复验证，探索真理 到此为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这到此为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为“定律定律”。物体的加速度物体的加速度a与它所受的作用力与它所受的作用力F以及自身的质量以及自身的质量m之间存在什么样的之间存在什么样的定量定量关系呢

3、关系呢01牛顿第二定律牛顿第二定律 大量的实验和观察到的大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：结出一般性的规律：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。这就是方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律（牛顿第二定律（Newtons second law）。）。02牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式m一定：一定：a FF ma F一定：一定：a m m1a mFF=kma k 为比例系数为比例

4、系数牛顿第二定律还明确了牛顿第二定律还明确了加速度和力的方向关系。加速度和力的方向关系。如何确定比例系数如何确定比例系数k的大小？的大小？比例系数比例系数k应该如何取值应该如何取值?力的单位又该如何规定力的单位又该如何规定?01力的单位力的单位Fkma中中k的数值的数值取决于取决于F、m、a的单位的选取。的单位的选取。当当k=1时，质量时，质量 m=1 kg 的物体，在某力作用下获得的物体，在某力作用下获得 a=1 m/s2 的加速度所需要的力：的加速度所需要的力：F=ma=1 kg1m/s2=1 kgm/s2把把把把 1 kgm/s1 kgm/s2 2 叫做叫做叫做叫做“一个单位一个单位一个

5、单位一个单位”的力的力的力的力力力F的单位就是的单位就是千克米每二次方秒千克米每二次方秒后人为了纪念牛顿，把它称后人为了纪念牛顿，把它称作作“牛顿牛顿”，用符号，用符号N表示表示.02力的单位力的单位使质量是使质量是1kg的物体产生的物体产生1m/s2的加速度的力为的加速度的力为1N。1N1kgm/s2Fma 在质量的单位取千克（在质量的单位取千克（kg），加速度的），加速度的单位取米每二次方秒（单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位取），力的单位取牛顿（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：该表达式的物理量都有什么物理意义呢？该表达式的物理量都有什么物理意义呢？

6、想一想想一想推力推力摩擦力摩擦力从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是无论怎样用力都推不动箱子，这和牛顿第二定律是不是矛盾？可是无论怎样用力都推不动箱子，这和牛顿第二定律是不是矛盾？咦，咦，Fma，你的加速度去哪了你的加速度去哪了？这里的这里的F F指的是指的是合力合力01牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质3.矢量性：矢量性：F=ma是一个矢量式，是一个矢量式，a与与F 的方向总是相同的方向总是相同;4.瞬时性（同时性）：瞬时性（同时性）：a与与F同时产生，同时变化，同时消失。同时产生，同时变化，同时消失。加速

7、度与力一样加速度与力一样可以突变可以突变，而速度是，而速度是无法突变无法突变的的;5.独立性：独立性：每个力各自独立地能使物体产生一个加速度，每个力各自独立地能使物体产生一个加速度，与物体是否与物体是否受其他力无关。力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，受其他力无关。力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，即：即：Fx=max；Fy=may2.同体性：同体性：a、F、m对应于同一物体对应于同一物体;1.因果性：因果性：力是产生加速度的原因，合外力不为零时一定有加速度；力是产生加速度的原因，合外力不为零时一定有加速度；独立性独立性aF1F2F合合aF1F2F合合a2a1作用在物

8、体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实而物体实际的加速度际的加速度a是每个力的加速度的是每个力的加速度的矢量和矢量和，F应为物体受到的合外力。应为物体受到的合外力。02牛顿第一定律和牛顿第二定律牛顿第一定律和牛顿第二定律 的对比的对比(1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，从而完善了力的内涵，同牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，从而完善了力的内涵，同时指出一切物体都有惯性。给人们研究时指出一切物体都有惯性。给人们研究a、F、m的定量关系的定量关系指明了方向指明了方向。(2)有了牛顿第二定律，就能更进一步理解：有了牛

9、顿第二定律，就能更进一步理解：描述物体惯性的物理量是质量描述物体惯性的物理量是质量的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。物体的质量。（3）牛顿第二定律是一个实验定律，定量给出了）牛顿第二定律是一个实验定律，定量给出了a、F、m的的定量关系定量关系。03求加速度的几种方式的区别求加速度的几种方式的区别大小大小方向方向与与v、v大小无关大小无关由两者的比值由两者的比值决定决定与与F合合成正比成正比与与m成反比成反比与与v方向一致方向一致与与F合合方向一致方向一致定义式定义式决定式决定式例题例题1在

10、平直路面上，质量为在平直路面上，质量为1100kg1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h100km/h时取消动力，经过时取消动力，经过70s70s停了下来，汽车受到的阻力是多少？重新起停了下来，汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为步加速时牵引力为2000N2000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变的阻力不变.汽车重新加速时的受力情况汽车重新加速时的受力情况汽车减速时受力情况汽车减速时受力情况G GF FN NF F阻阻F F阻阻F FF FN NG G例题例题1由牛

11、顿第二定律得：由牛顿第二定律得：【解析】【解析】沿汽车运动方向建立坐标轴沿汽车运动方向建立坐标轴第一阶段，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 F合合=FF阻阻=2 000N-437N=1 563NGFNF阻阻第二阶段，汽车重新起步加速第二阶段，汽车重新起步加速F阻阻FFNG例题例题2某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并

12、相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能测定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向定偏角的大小就能测定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为的夹角为，求列车的加速度。，求列车的加速度。mgFTFa【解析】【解析】方法方法1：合成法：合成法以小球为研究对象，其受力如图以小球为研究对象，其受力如图.则则F=mgtan由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：方向水平向右方向水平向右例题例题2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在水平方向有在水平方向有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

13、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和竖直方向的和竖直方向的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mgFTFxaFy03总结归纳：解题步骤总结归纳：解题步骤2.2.分析受力情况分析受力情况 画受力画受力分析图分析图求合求合外力外力求求a3.3.运动情况的分析运动情况的分析选择合适的运选择合适的运动学表达式动学表达式4.根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 F合合 ma 列方程求解列方程求解桥梁：加速度桥梁：加速度a1.1.选择研究对象选择研究对象04解

14、决两类基本问题的方法解决两类基本问题的方法以以加加速速度度为为“桥桥梁梁”，由由运运动动学学公公式式和和牛牛顿顿第第二二定定律律列列方方程程求求解解，具体逻辑关系如下图所示具体逻辑关系如下图所示：在宇宙空间，所有物体处于完全失重的情况。天平、台秤无在宇宙空间，所有物体处于完全失重的情况。天平、台秤无法使用。通过本节课的学习你知道怎样测宇航员的质量吗？法使用。通过本节课的学习你知道怎样测宇航员的质量吗？F=ma，已知力，已知力F，并测出加速，并测出加速度度a，就可以算出物体的质量，就可以算出物体的质量m 动力学方法测质量动力学方法测质量05科学漫步科学漫步思路和步骤思路和步骤1 1求解瞬时加速度

15、的一般思路求解瞬时加速度的一般思路(1)(1)分析瞬时变化前、后物体的受力情况；分析瞬时变化前、后物体的受力情况；(2)(2)根据牛顿第二定律列方程；根据牛顿第二定律列方程；(3)(3)求瞬时加速度。求瞬时加速度。思路和步骤思路和步骤3.3.弹簧、橡皮绳模型的特点弹簧、橡皮绳模型的特点（力不可以突变）（力不可以突变）(1)(1)当当弹弹簧簧、橡橡皮皮绳绳的的两两端端与与物物体体相相连连时时，由由于于物物体体具具有有惯惯性性，弹弹簧、橡皮绳的形变量不会瞬间发生突变。簧、橡皮绳的形变量不会瞬间发生突变。(2)(2)在在求求解解瞬瞬时时加加速速度度的的问问题题中中，其其弹弹力力的的大大小小可可认认为

16、为是是不不变变的的，即弹簧或橡皮绳的弹力不发生突变。即弹簧或橡皮绳的弹力不发生突变。答案：答案：BC弹力不能瞬间改变的情形弹力不能瞬间改变的情形3弹簧连接弹簧连接 如图所示，在水平面上有一小物体如图所示，在水平面上有一小物体P，P与水平面间的与水平面间的动摩擦因数为动摩擦因数为0.8，P用一水平轻质弹簧与左侧墙壁连在一起，用一水平轻质弹簧与左侧墙壁连在一起，P在在一一斜斜向向上上的的拉拉力力F作作用用下下静静止止，F与与水水平平方方向向间间的的夹夹角角53，并并且且P对对水水平平面面无无压压力力。已已知知重重力力加加速速度度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6，最最大大静静

17、摩摩擦力大小等于滑动摩擦力。则撤去擦力大小等于滑动摩擦力。则撤去F瞬间瞬间P的加速度大小为的加速度大小为 ()A0 B2.5 m/s2C12.5 m/s2 D无法确定无法确定解解析析：撤撤去去F之之前前，由由平平衡衡知知识识可可知知，F弹弹tan 53mg，解解得得F弹弹0.75mg；撤撤去去F的的瞬瞬间间，弹弹簧簧弹弹力力不不变变，因因最最大大静静摩摩擦擦力力为为fmmg0.8mg，可知物体不动，加速度为零，可知物体不动，加速度为零，A正确。正确。答案：答案：A思路和步骤思路和步骤2 2轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点（力可以突变）（力可以突变）对对于于轻轻绳绳、轻轻杆杆和和硬硬接接触触面面这这类类物物体体认认为为是是一一种种不不发发生生明明显显形形变变就就能能产产生生弹弹力力的的物物体体，剪剪断断(或或脱脱离离)后后，其其弹弹力力立立即即改改变变或或消消失失，不不需要形变恢复时间。需要形变恢复时间。(1)(1)在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。(2)(2)一一般般题题目目中中所所给给细细绳绳、轻轻杆杆和和接接触触面面等等在在不不加加特特殊殊说说明明时时，均均可可按按此模型处理。此模型处理。