人教版高中物理必修第一冊(cè)第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系3牛頓第二定律課件

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系3.牛頓第二定律自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)隨

堂

練

習(xí)課標(biāo)定位1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容和表達(dá)式的確切含義。2.知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。素養(yǎng)闡釋1.通過(guò)對(duì)牛頓第二定律的學(xué)習(xí),體會(huì)由科學(xué)探究到得出定律的研究方法。2.通過(guò)對(duì)力的國(guó)際單位“牛頓”定義的學(xué)習(xí),形成公式F=ma成立的條件的物理觀念。3.通過(guò)對(duì)實(shí)例的分析,掌握應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟的科學(xué)思維。

自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、牛頓第二定律的表達(dá)式1.內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.牛頓第二定律表達(dá)式是什么?其中F的物理含義是什么?提示:表達(dá)式F=ma,其中F為物體所受的合力。二、力的單位1.力的國(guó)際單位:牛頓,簡(jiǎn)稱牛,符號(hào)為N。2.“牛頓”是如何定義的?提示:質(zhì)量為1

kg的物體在某力的作用下獲得1

m/s2的加速度,則這個(gè)力為1

N,即1

N=1

kg·m/s2?！舅伎加懻摗?/p>

1.判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)由F=ma可知,物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速度成反比。(

)(2)公式F=ma中,各量的單位可以任意選取。(

)(3)物體加速度的大小由物體的質(zhì)量和物體所受合力的大小決定,與物體的速度大小無(wú)關(guān)。(

)(4)物體加速度的方向只由它所受合力的方向決定,與速度方向無(wú)關(guān)。(

)提示:(1)×

(2)×

(3)√

(4)√2.在F=kma關(guān)系中,k的選取可以是任意的嗎?取k=1時(shí)需要滿足哪些條件?提示:k的選取有一定的任意性,在F、m、a都用國(guó)際單位時(shí)k=1。提示:乙的說(shuō)法正確。物體的加速度的大小是由物體所受合力的大小和物體的質(zhì)量共同決定的,與速度的變化量及所用

合作探究·釋疑解惑知識(shí)點(diǎn)一牛頓第二定律的理解問(wèn)題引領(lǐng)如圖所示,小強(qiáng)自己拉車子時(shí),無(wú)論怎么用力也難以拉動(dòng),最后在小紅的幫助下,他們才將車子拉著前進(jìn)。(1)根據(jù)牛頓第二定律,有力作用就產(chǎn)生加速度,為什么小強(qiáng)用力拉車時(shí)車子不動(dòng)呢?小強(qiáng)的拉力不產(chǎn)生加速度嗎?(2)小強(qiáng)和小紅一起用力的瞬間,車子是否馬上獲得加速度?是否馬上獲得速度?提示:(1)因?yàn)橛心Σ亮?小強(qiáng)的拉力能產(chǎn)生加速度。(2)不會(huì)馬上獲得速度,但會(huì)馬上獲得加速度。歸納提升牛頓第二定律的六個(gè)性質(zhì)性質(zhì)理解因果性力是產(chǎn)生加速度的原因,只要物體所受的合力不為0,物體就具有加速度矢量性F=ma是一個(gè)矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定,且總與合力的方向相同瞬時(shí)性加速度與合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失性質(zhì)理解同體性F=ma中,m、a都是對(duì)同一物體而言的獨(dú)立性作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度,物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和相對(duì)性物體的加速度是相對(duì)于慣性參考系而言的,即牛頓第二定律只適用于慣性參考系兩個(gè)加速度公式的區(qū)別:典型例題【例題1】

下列對(duì)牛頓第二定律的理解正確的是(

)A.由F=ma可知,F與a成正比,m與a成反比B.牛頓第二定律說(shuō)明當(dāng)物體有加速度時(shí),物體才受到外力的作用C.加速度的方向與合力的方向和運(yùn)動(dòng)方向都一致D.當(dāng)外力停止作用時(shí),加速度隨之消失答案:D解析:F=ma說(shuō)明力是產(chǎn)生加速度的原因,不能說(shuō)F與a成正比,也不能說(shuō)m與a成反比,A錯(cuò)誤;力是產(chǎn)生加速度的原因,所以是當(dāng)物體受到外力時(shí),物體才有的加速度,B錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律的矢量性,加速度的方向與合力的方向一致,與速度方向無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤;加速度與合力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失,D正確。對(duì)牛頓第二定律表達(dá)式及變形式理解的常見(jiàn)誤區(qū):(1)認(rèn)為質(zhì)量與力成正比,與加速度成反比。物體的質(zhì)量m是由自身決定的,與物體所受的合力和運(yùn)動(dòng)的加速度無(wú)關(guān)。不(2)認(rèn)為作用力與m和a都成正比。物體所受合力的大小是由物體的受力情況決定的,與物體的質(zhì)量和加速度無(wú)關(guān)。不能由F=ma得出F∝m,F∝a的結(jié)論?！咀兪接?xùn)練1】

如圖所示,自由落下的小球,從接觸豎直放置的彈簧開始到彈簧的壓縮量最大的過(guò)程中,小球的速度及所受的合力的變化情況是(

)A.合力變小,速度變小B.合力變小,速度變大C.合力先變小后變大,速度先變大后變小D.合力先變大后變小,速度先變小后變大答案:C解析:小球開始接觸彈簧時(shí),重力大于彈力,合力向下。合力為零后,重力小于彈力,合力向上,合力先變小后變大。則加速度方向先向下,與速度方向相同,然后加速度方向向上,與速度方向相反,所以速度先增大后減小,故C正確。知識(shí)點(diǎn)二牛頓第二定律的應(yīng)用問(wèn)題引領(lǐng)賽車以其風(fēng)馳電掣的速度給觀眾帶來(lái)莫大的視覺(jué)享受,這種賽車比一般的小汽車質(zhì)量小得多,動(dòng)力大得多。賽車為何設(shè)計(jì)得質(zhì)量小,動(dòng)力大?這對(duì)比賽有何益處?提示:為了提高賽車的靈活性,根據(jù)牛頓第二定律可知,要使賽車有較大的加速度,需減小其質(zhì)量或增大其受到的作用力。賽車就是通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力,減小車身質(zhì)量來(lái)增大啟動(dòng)、剎車時(shí)的加速度,從而提高其靈活性的,這樣有利于提高比賽成績(jī)。歸納提升應(yīng)用牛頓第二定律的解題方法1.矢量合成法:若物體只受兩個(gè)力作用,應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力,加速度的方向即物體所受合力的方向。2.正交分解法:當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí),常用正交分解法求物體所受的合力。(1)建立坐標(biāo)系時(shí),通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度),將物體所受的力正交分解后,列出方程,例如Fx=ma,Fy=0。(2)特殊情況下,若物體的受力都在兩個(gè)互相垂直的方向上,也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上,正交分解加速度a。根據(jù)牛典型例題【例題2】

一個(gè)有鋼制滑板的雪橇,連同上面的木料的總質(zhì)量為m,鋼與冰之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。在水平的冰道上,馬通過(guò)繩子拉著雪橇前進(jìn),繩子與水平地面的夾角為30°,當(dāng)繩子拉力為F時(shí),馬拉著雪橇做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。求:(1)雪橇受到的摩擦力大小;(2)雪橇的加速度大小。解析:此題考查牛頓第二定律的應(yīng)用,培養(yǎng)理解問(wèn)題與分析問(wèn)題的能力。(1)對(duì)雪橇進(jìn)行受力分析,如圖所示雪橇所受的滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN在豎直方向有FN=mg-Fsin

30°(2)雪橇做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得Fcos

30°-Ff=ma應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟:(1)確定研究對(duì)象。(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,作出受力和運(yùn)動(dòng)的示意圖。(3)求合力F或加速度a。(4)根據(jù)F=ma列方程求解?！咀兪接?xùn)練2】

小孩從滑梯上滑下的運(yùn)動(dòng)可看作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。第一次小孩單獨(dú)從滑梯上滑下,加速度為a1。第二次小孩抱上一只小狗后再?gòu)幕萆匣?小狗不與滑梯接觸),加速度為a2。則(

)A.a1=a2 B.a1<a2C.a1>a2 D.無(wú)法判斷答案:A解析:以滑梯上的孩子為研究對(duì)象,受力分析并正交分解如圖所示。x方向,mgsin

α-Ff=may方向,FN-mgcos

α=0Ff=μFN由以上各式解得a=g(sin

α-μcos

α)加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān),A正確。課堂小結(jié)隨

堂

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習(xí)1.(牛頓第二定律的理解)關(guān)于牛頓第二定律,下列說(shuō)法正確的是(

)A.公式F=ma中,各量的單位可以任意選取B.使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1.5m/s2的加速度的力為1NC.公式F=ma中,a實(shí)際上是作用于物體上每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合力的方向一致答案:C解析:各物理量必須選用國(guó)際單位制中的單位,牛頓第二定律才可寫成F=ma的形式,否則比例系數(shù)k≠1,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由牛頓第二定律F=ma知,使質(zhì)量是1

kg的物體產(chǎn)生1

m/s2的加速度的力是1

N,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;牛頓第二定律表述的是某一時(shí)刻合力與加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,它既表明F、m、a三者在數(shù)值上的對(duì)應(yīng)關(guān)系,同時(shí)也表明合力的方向與加速度的方向是一致的,即矢量對(duì)應(yīng)關(guān)系,但合力方向與速度方向不一定相同,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由力的獨(dú)立作用原理,作用在物體上的每個(gè)力都將各自產(chǎn)生一個(gè)加速度,與其他力的作用無(wú)關(guān),物體的加速度是每個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和,故選項(xiàng)C正確。2.(牛頓第二定律的理解與應(yīng)用)如圖所示,質(zhì)量m=10kg的物體,在水平地面上向左運(yùn)動(dòng),物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,與此同時(shí),物體受到一個(gè)水平向右的推力F=20N的作用,則物體的加速度為(g取10m/s2)(

)A.0 B.4m/s2,水平向右C.2m/s2,水平向右 D.2m/s2,水平向左答案:B解析:物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小Ff=μmg=20

N,方向水平向右,物體受到的合力F合=F+Ff=40

N,方向水平向右。根據(jù)牛頓第二定律,F合=ma,a=4

m/s2,方向水平向右。3.(多選)(牛頓第二定律的理解與應(yīng)用)一輛小車在水平面上運(yùn)動(dòng),懸掛的擺球相對(duì)小車靜止并與豎直方向成θ角,如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.小車一定向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.小車的加速度大小為gtan

θ,方向水平向左C.懸繩的拉力一定大于小球的重力D.小球所受合外力方向一定向右答案:BC解析:小球受重力和拉力作用,如圖所示。把FT沿水平和豎直方向分解后有FTsin

θ=ma,FTcos

θ=mg,解以上兩式可得a=gtan

θ,方向向左,FT=>mg,故B、C正確;小球加速度方向向左,則所受合力方向水平向左,小車可能向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)也可能向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A、D錯(cuò)誤。4.(牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用