第四节 牛顿第二定律
牛顿第二定律的系统表达式及应用一中
牛顿第二定律的系统表达式 一、整体法和隔离法处理加速度相同的连接体问题 1.加速度相同的连接体的动力学方程： F 合 = （m 1 +m 2 +……）a 分量表达式：F x = （m 1 +m 2 +……）a x F y = （m 1 +m 2 +……）a y 2. 应用情境：已知加速度求整体所受外力或者已知整体受力求整体加速度。 例1、如图，在水平面上有一个质量为M的楔形木块A，其斜面倾角为α，一质量为m的木块B放在A的斜面上。现对A施以水平推力F， 恰使B与A不发生相对滑动，忽略一切摩擦，则B对 A的压力大小为( BD ) A 、 mgcosα B、mg/cosα C、FM/(M+m)cosα D、Fm/(M+m)sinα ★题型特点：隔离法与整体法的灵活应用。 ★解法特点：本题最佳方法是先对整体列牛顿第二定律求出整体加速度，再隔离B受力分析得出A、B之间的压力。省去了对木楔受力分析（受力较烦），达到了简化问题的目的。 例2.质量分别为m1、m2、m3、m4的四个物体彼此用轻绳连接，放在光滑的桌面上，拉力F1、F2分别水平地加在m1、m4上，如图所示。求物体系的加速度a和连接m2、m3轻绳的张力F。（F1＞F2） 例3、两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对B的作用力等于 ( ) A．F F F F 3、B 解析：首先确定研究对象，先选整体，求出A、B共同的加速度，再单独研究B，B 在A施加的弹力作用下加速运动，根据牛顿第二定律列方程求解． 将m1、m2看做一个整体，其合外力为F，由牛顿第二定律知，F=(m1+m2)a，再以m2为研究对象，受力分析如右图所示，由牛顿第二定律可得：F12=m2a，以上两式联立可得：F12= ，B正确． 例4、在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图1所示，已知m1＞m2，三木块均处于静止， 则粗糙地面对于三角形木块（ D ） A．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右。B．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左。C．有摩擦力作用，组摩擦力的方向不能确定。D．没有摩擦力的作用。 二、对加速度不同的连接体应用牛顿第二定律1．加速度不同的连接体的动力学方程：b c a
牛顿第二定律应用的典型问题
牛顿第二定律应用的典型问题
牛顿第二定律应用的典型问题 ——陈法伟 1. 力和运动的关系 力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。由知，加速度与力有直接关系，分析清楚了力，就知道了加速度，而速度与力没有直接关系。速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系，加速度与速度同向时，速度增加；反之减小。在加速度为零时，速度有极值。 例1. 如图1所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（） 图1 A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大 解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。故选CD。 例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（） A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气 C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D. 探测器匀速运动时，不需要喷气 解析：受力分析如图2所示，探测器沿直线加速运动时，所受合力方向与 运动方向相同，而重力方向竖直向下，由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方，由牛顿第三定律可知，喷气方向斜向下方；匀速运动时，所受合力为零，因此推力方向必须竖直向上，喷气方向竖直向下。故正确答案选C。
牛顿第二定律经典例题
牛顿第二定律应用的问题 1. 力和运动的关系 力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。由知，加速度与力有直接关系，分析清楚了力，就知道了加速度，而速度与力没有直接关系。速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系，加速度与速度同向时，速度增加；反之减小。在加速度为零时，速度有极值。 例1. 如图1所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（） 图1 A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大 例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（） A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气 C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D. 探测器匀速运动时，不需要喷气
解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。故选CD。 解析：受力分析如图2所示，探测器沿直线加速运动时，所受合力方向 与运动方向相同，而重力方向竖直向下，由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方，由牛顿第三定律可知，喷气方向斜向下方；匀速运动时，所受合力为零，因此推力方向必须竖直向上，喷气方向竖直向下。故正确答案选C。 图2
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用 Prepared on 22 November 2020
寒假作业4 （考查：牛顿第二定律的应用） 一、选择题（1-12单选，13-22多选） 1．如图，水平面上一个物体向右运动，将弹簧压缩，随后又被弹回直到离开弹簧，则该物体从接触弹簧到离开弹簧的这个过程中，下列说法中正确的是( ) A. 若接触面光滑，则物体加速度的大小是先减小后增大 B. 若接触面光滑，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大 C. 若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先减小后增大 D. 若接触面粗糙，则物体加速度的大小是先增大后减小再增大 2．静止在光滑的水平面上的物体，在水平推力F的作用下开始运动，推力F 随时间t变化的规律如图所示，则物体在 1 0~t时间内( ) A. 速度一直增大 B. 加速度一直增大 C. 速度先增大后减小 D. 位移先增大后减小 3．质量为M的木块位于粗糙水平桌面上，若用大小为F的水平恒力拉木块时，其加速度为a，当拉力方向不变，大小变为2F时，木块的加速度大小为a′，则 （） A. 2a>a′ B. 2a 牛顿第二定律 教学设计 教材分析 牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的．本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题． 学情分析 学生学习了第二节实验课：探究加速度与力/质量的关系，对a m F三者关系都有了初步了解，并且总结出了相关规律，所以对本节理论课内容做好了铺垫，对掌握本节内容具有重要作用， 教学目标： 知识与技能 1、能准确表述牛顿第二定律 2、理解数学表达式中各物理量的意义及相互关系 3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的 4、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题 过程与方法 通过对上节课实验结论的归纳，培养学生概括和分析推理能力 情感与态度 1、渗透物理学研究方法的教育——由实验归纳总结物理规律 2、让学生感受到物理学在认识自然上的本质性、深刻性、有效性 教学重点： 牛顿第二定律 教学难点： 1、牛顿第二定律公式的理解 2、理解k=1时，F=ma 教学方法和程序：探讨、归纳、数字化实验、讯飞多媒体辅助互动等。具体步骤是：创设物理情景→回顾与思考→数字化演示实验→总结规律→讯飞多媒体辅助互动。 教学过程： 教学事件顺序教学任务 及实现途 径 教师活动预测学生活动 事件1 复习上节 内容的基 础上，建立 本节内容 相关的知 识结构体 创设情景、引入新课 向学生提问：回忆上节实验探究 课内容，我们研究了哪几个物理 量？ 它们之间有什么关系？ 能用公式反应他们之间的关系 回忆、同学间展 开讨论、最后举 手踊跃回答老 师提出的问题 第四章人教版必修一《牛顿第二定律》教案顿运动 定律 §4.3 牛顿第二定律（学案） 蓬私高一物理组 2011/11/20 班级姓名学号____________ 一、考点自学 1.物体加速度的大小跟它受到的成正比、跟它的成反比，加速度的方向跟 的方向相同。 2．表达式：F= ，F为物体所受的。 3．国际单位制中，力的单位是，符号。 4．力的定义：是质量为1Kg的物体产生的加速度的力，称为1N，即 1N=1 。 5．比例系数K的含义 关系式F=Kma中的比例系数K的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取、、作单位时，系数K= 。6．用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤 （1）根据题意正确选取研究对象。 （2）对研究对象进行分析和分析，画出受力图。 （3）建立坐标系，即选取正方向，根据牛顿第二定律列方程。 （4）统一已知量单位，求解方程。 （5）检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解，必要时对结果进行讨论。 二、典例分析 题型一、对力、加速度、速度关系的理解 例1 如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，自由伸长到B点．今用一小物体m把弹簧压缩到A点(m与弹簧不连接)，然后释放，小物体能经B点运动到C点而静止．小物体m与水平面间的动摩擦因数μ恒定，则下列说法中正确的是( ) A．物体从A到B速度越来越大 B．物体从A到B速度先增加后减小 C．物体从A到B加速度越来越小 D．物体从A到B加速度先减小后增加 题型二、对牛顿第二定律理解和应用 例2、如图所示，质量为4kg 的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。物体受到大小为20N 与水平方向成37°角斜向上的拉力F 作用时，沿水平面做匀加 速运动，求物体加速度的大小。（g=10 m/s 2，sin37°=0.6 ，cos37°=0.8 ） 题型三、牛顿第二定律的瞬时性 例3、 如图(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．如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球A 的加速度的大小为________，方向为________；小球B 的加速度的大小为________，方向为________；( ?=37θ, g=10 m/s 2，sin37°=0.6 ， cos37° =0.8 ) 变式练习：质量均为m 的A 、B 两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A 紧靠墙壁，如图436所示，今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间( ) A ．A 球的加速度为F/(2m) B ．A 球的加速度为零 C ．B 球的加速度为F/(2m) D ．B 球的加速度为F/m 三、堂堂清练习 1．在牛顿第二定律F ＝kma 中有关比例系数k 的下列说法中正确的是( ) A ．在任何情况下都等于1 B ．k 的数值是由质量、加速度和力的大小决定的 C ．k 的数值是由质量、加速度和力的单位决定的 D ．在任何单位制中，k 都等于1 2．下列对牛顿第二定律的表达式F ＝ma 及其变形公式的理解，正确的是( ) A ．由F ＝ma 可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比 B ．由m ＝F a 可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与其运动的加速度成反比 C ．由a ＝F m 可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，与其质量成反比 D ．由m ＝F a 可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出 3．(2010年高一期末)天空有一漂浮的处于静止状态的物体，当太空人甲单独给予力F 1＝ 10 N 作用该物体时，航天加速仪显示该物体的加速度大小为5 m/s 2 ；若太空人乙单独给予 示范教案 3 牛顿第二定律 整体设计 教材分析 牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的．本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题． 教学重点 牛顿第二定律应用 教学难点 牛顿第二定律的意义 课时安排 1课时 三维目标 1．知识与技能 （1）掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式． （2）理解公式中各物理量的意义及相互关系． （3）知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的． （4）会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算． 2．过程与方法 （1）以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律． （2）认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法． 3．情感、态度与价值观 渗透物理学研究方法的教育，体验物理方法的魅力． 教学过程 导入新课 情景导入 多媒体播放刘翔在国际比赛中的画面．如图． 边播放边介绍：短跑运动员在起跑时的好坏，对于取得好成绩十分关键，因此，发令枪响必须奋力蹬地，发挥自己的最大体能，以获得最大的加速度，在最短的时间内达到最大的运动速度．我们学习了本节内容后就会知道，运动员是怎样获得最大加速度的．复习导入 利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一 课题：牛顿第二定律、两类动力学问题 【学习目标】 1.回顾课本77页的牛顿第二定律的内容，能熟记其表达式、适用范围；能区别理解a的决定 式和比值定义式。 2.通过分析典型例题，能利用牛顿第二定律的瞬时性求解瞬时加速度。 3.回顾课本84-86页的内容（例2、例3），能解决两类动力学问题；并能结合图像解决问题。 【重点难点】 重点：牛顿第二定律、两类动力学问题； 难点：受力分析、运动分析。 【课前导学】 1、回顾课本77页的牛顿第二定律的内容，能熟记其表达式、适用范围；回顾课本84-86页 的内容（例2、例3） 思考讨论1 加速度的决定式，加速度的比值定义式。 思考讨论2 如图所示,超市中顾客随自动扶梯一起向上匀加速运动.已知扶梯倾角为θ,顾客质 量为m,加速度为a.若求扶梯对顾客的支持力或摩擦力,你有何思路? 小结： 【课中探究】 要点一牛顿第二定律的理解 1．牛顿第二定律的五个特性 【例题1】 在向右匀速运动的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向, 拉力为T a，绳b处于水平方向,拉力为T b，如图所示.现让小车向右做匀减速运动，此 时小球相对于车厢的位置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是() A.T a变大,T b不变 B.T a变小,T b变小 C.T a不变,T b变大 D.T a不变,T b变小 【练1】 (多选)如图所示,固定在地面上的斜面足够长,其倾角为30°,用平行于斜面向上、大 小为16 N的力F作用在质量为 2 kg 的物块上,物块恰好沿斜面匀速上滑,若g取10 m/s2,物块所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,则下列说法正确的是() A.在撤去力F的瞬间,物块所受摩擦力方向不变 B.在撤去力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2 C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.4 方法：以为“桥梁”，由牛顿运动定律和运动学公式列方程求解 (1)物体加速度的方向一定与合外力方向相同。() (2)质量越大的物体，加速度越小。() (3)物体的质量与加速度成反比。() (4)物体受到外力作用，立即产生加速度。() (5)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。() (6)物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定 减小。() 《牛顿第二定律的应用多过程问题》 说课稿 一、教材分析 二、重难点 分清各阶段间的关系，并能找到边界条件 牛顿第二定律确定了力和运动之间的联系，可以帮助我们解决很多问题，而有些研究对象的运动过程不是单一的，我们称为多过程问题。比如说有的问题原来静止，现在要加速运动，这两个过程都是我们必须要考虑的，还要去寻找这两个状态之间的联系。还有其他的多过程类型，解决这类问题关键是要理清物体的运动情况，也就是要进行运动过程分析，接下来就是要找相邻两个过程之间的关联，我们叫做边界条件。 一般解题思路： 1.“合”初步了解全过程，构建大致运动图景； 2.“分”将全过程进行分解，分析每个过程的规律； 3.“合”找到子过程之间的联系，寻找解题方法。 分析要点： 1，题目中有多少个物理过程？ 2，每个过程物体做什么运动？ 3，每种运动满足什么物理规律？ 4，运动过程中的一些关键位置（时刻）是哪些？ 三、说教学过程 （1）、单物体多过程 例1、如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一质量m ＝1.0 kg 的小球．现将小球拉到A点( 保持绳绷直) 由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C 点．地面上的D点与OB在同一竖直线上，已知绳长L＝1.0 m ，B 点离地高度H＝1.0 m，A、B两点的高度差h＝0.5 m，重力加速度g 取10 m/s2，不计空气影响．求： (1) 地面上DC两点间的距离s； (2) 轻绳所受的最大拉力大小。 2、多物体多过程：碰撞类、滑块木板类、弹簧类 问题1: 此情景中有哪几个物体运动（研究对象）? 问题2: 每个各有几个运动过程?各做什么性质的运动?（过程分析）问题3：每个过程遵循什么物理规律? 问题4：每个规律对应的方程？ 例题2：碰撞类、滑块木板类 考查知识：机械能守恒、动量守恒、牛顿第二定律、圆周、平抛、不确定性结果的判断 例题2、如图，质量为6m、长为L 的薄木板AB放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘齐平．B 端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C，C与木板之间的动摩擦因数为1/3．质量为m的小球用长为L 的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点，细绳竖直时小球恰好 专题3.2 牛顿第二定律及其应用（精讲） 1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质。 2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题。 知识点一牛顿第二定律、单位制 1．牛顿第二定律 (1)内容 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。加速度的方向与作用力的方向相同。 (2)表达式a＝F m或F＝ma。 (3)适用范围 ①只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。 ②只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。 2．单位制 (1)单位制由基本单位和导出单位组成。 (2)基本单位 基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、时间、长度，它们的国际单位分别是千克、秒、米。 (3)导出单位 由基本量根据物理关系推导出的其他物理量的单位。 知识点二动力学中的两类问题 1．两类动力学问题 (1)已知受力情况求物体的运动情况。 (2)已知运动情况求物体的受力情况。 2．解决两类基本问题的方法 以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下： 【方法技巧】两类动力学问题的解题步骤 知识点三超重和失重 1．实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关，在地球上的同一位置是不变的。 (2)视重 ①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。 ②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。 2．超重、失重和完全失重的比较 超重现象失重现象完全失重 概念 物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力)大于 物体所受重力的现象 物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力)小于物 体所受重力的现象 物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力)等于零 的现象 产生条件物体的加速度方向向上物体的加速度方向向下 物体的加速度方向向 下，大小a＝g 原理方程 F－mg＝ma F＝m(g＋a) mg－F＝ma F＝m(g－a) mg－F＝mg F＝0 运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升 无阻力的抛体运动；绕 地球匀速圆周运动 4.3 牛顿第二定律 ★教学目标 （一）知识与技能 （1）准确表述牛顿第二定律。 （2）能根据对1N的定义，理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从F=kma变成F=ma的。 （3）理解公式中各物理量的意义及相互关系。 （4）会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题。 （二）过程与方法 （1）以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律。 （2）培养学生的概括能力和分析推理能力。 （三）情感、态度与价值观 （1）渗透物理学研究方法的教育。 （2）认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。 ★教学重点 牛顿第二定律表达式的推导和理解。 ★教学难点 牛顿第二定律的理解。 ★教学方法 （1）复习回顾，创设情景，归纳总结。 （2）通过实例的分析使学生理解、应用牛顿第二定律。 ★教学过程 一、新课引入 教师活动：提出问题让学生讨论、复习、回顾： 同学们上节课在实验室做了探究加速度与力、质量的关系的实验，用到了什么实验方法？同学们对实验数据进行分析处理，得出了什么结论？下面先请两位同学在黑板上画出a-F和 a-1/m图象。 学生活动：学生回顾思考讨论、画图。 点评：通过学生的讨论，复习回顾上节内容，激发学生的学习兴趣。培养学生发现问题、探究问题的能力。 二、新课讲解 （一）、牛顿第二定律表达式的推导 教师活动：同学们利用现已掌握的知识，阅读教材分析讨论完成下面的问题。 l．牛顿第二定律的内容应该怎样表述？ 2．F=kma是怎么得到的？ 3．F=kma是如何变成F=ma的？其中，力的单位“牛顿”是如何定义的？ 学生活动：学生讨论分析相关问题，自主解答。 教师活动：总结，补充。 教师活动：当物体受到一个力作用的时候，F就表示那一个力，但是大部分物体是受多个力的，那么F就表示多个力的合力，即：F合=ma ，牛顿第二定律的内容又将如何表述？ 学生活动：学生讨论分析、回答。 教师总结：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。即F合=ma 教师活动：根据上面所学知识完成下面例题 点评：通过学生的自主探究、合作学习、讨论，培养学生的归纳、总结、推理能力。 （二）、牛顿第二定律的理解 【例1】．一物体质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，从0时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体， （1）、则物体产生的加速度是多大？方向如何？2s末物体的速度是多少？ （2）、在2s末再给物体加上一个大小也是2N方向水平向左的拉力F2,则物体的加速度是多少？3s末物体的速度是多少？ （3）、在3s末把F1撤掉，则物体的加速度变成多少，方向如何？4s末速度是多少？ （4）、2s内物体的加速度2m/s2是由力F1产生的，2s末物体的加速度变为0，那是说2s后F1不再产生加速度了吗？ 学生活动：学生讨论分析、解答，展示自己的答题过程。 教师活动：分析、总结、提炼。 解：（1）受力分析知：物体所受的合外力为F1=2N，则根据公式a=F合/m有a=F合/m=2m/s2；加速度方向水平向右；从0时刻开始做初速度为0，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，据v t=v0+at得2s 末速度为4m/s。 （2）2s末加上F2后，物体所受的合外力为0，则据a=F合/m有加速度为0；从2s末开始物体做匀速直线运动，3s末速度仍是4m/s。 （3）3s末把F1撤掉，则F合=F2，由a=F合/m可知，加速度变为2m/s2,方向水平向左，物体开始做匀减速直线运动，据v t=v0－at得4s 牛顿第二运动定律 【例1】物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图3-2所示，在A点物体开始与弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹回，则以下说法正确的是： A、物体从A下降和到B的过程中，速率不断变小 B、物体从B上升到A的过程中，速率不断变大 C、物体从A下降B，以及从B上升到A的过程中，速 率都是先增大，后减小 D、物体在B点时，所受合力为零 的对应关系，弹簧这种特 【解析】本题主要研究a与F 合 殊模型的变化特点，以及由物体的受力情况判断物体的 运动性质。对物体运动过程及状态分析清楚，同时对物 =0，体正确的受力分析，是解决本题的关键，找出AB之间的C位置，此时F 合 由A→C的过程中，由mg>kx1，得a=g-kx1/m，物体做a减小的变加速直线运动。在C位置mg=kx c,a=0，物体速度达最大。由C→B的过程中，由于mg 物理总复习：牛顿第二定律及其应用 【考纲要求】 1、理解牛顿第二定律，掌握解决动力学两大基本问题的基本方法； 2、了解力学单位制； 3、掌握验证牛顿第二定律的基本方法，掌握实验中图像法的处理方法。 【知识网络】 牛顿第二定律内容：物体运动的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力相同。 解决动力学两大基本问题 （1）已知受力情况求运动情况。 （2）已知物体的运动情况，求物体的受力情况。 运动=F ma ???→←??? 合力 加速度是运动和力之间联系的纽带和桥梁 【考点梳理】 要点一、牛顿第二定律 1、牛顿第二定律 牛顿第二定律内容：物体运动的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力相同。 要点诠释：牛顿第二定律的比例式为F ma ∝；表达式为F ma =。1 N 力的物理意义是使质量为m=1kg 的物体产生21/a m s =的加速度的力。 几点特性：（1）瞬时性：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，力是加速度产生的根本原因，加速度与力同时存在、同时变化、同时消失。 （2）矢量性： F ma =是一个矢量方程，加速度a 与力F 方向相同。 （3）独立性：物体受到几个力的作用，一个力产生的加速度只与此力有关，与其他力无关。 （4）同体性：指作用于物体上的力使该物体产生加速度。 要点二、力学单位制 1、基本物理量与基本单位 力学中的基本物理量共有三个，分别是质量、时间、长度；其单位分别是千克、秒、米；其表示的符号分别是kg 、s 、m 。 在物理学中，以质量、长度、时间、电流、热力学温度、发光强度、物质的量共七个物理量 作为基本物理量。以它们的单位千克（kg ）、米（m ）、秒（s ）、安培（A ）、开尔文（K ）、坎 德拉（cd ）、摩尔（mol ）为基本单位。 2、 基本单位的选定原则 （1）基本单位必须具有较高的精确度，并且具有长期的稳定性与重复性。 （2）必须满足由最少的基本单位构成最多的导出单位。 （3）必须具备相互的独立性。 在力学单位制中选取米、千克、秒作为基本单位，其原因在于“米”是一个空间概念；“千克”是一个表述质量的单位；而“秒”是一个时间概念。三者各自独立，不可替代。 例、关于力学单位制，下列说法正确的是（ ） A ．kg 、m/s 、N 是导出单位 B ．kg 、m 、s 是基本单位 C ．在国际单位制中，质量的单位可以是kg ，也可以是g D ．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是 F ma = 牛顿第二定律应用的典型问题 1. 力和运动的关系 例1. 如图1所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（） A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大 例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（） A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气 C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D. 探测器匀速运动时，不需要喷气 故正确答案选C。 2. 力和加速度的瞬时对应关系 （1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系。每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之间或瞬时之后的力无关。若合外力变为零，加速度也立即变为零（加速度可以突变）。这就是牛顿第二定律的瞬时性。 （2）中学物理中的“绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下几个特性： ①轻，即绳（或线）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。 ②软，即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。由此特点可知，绳与其他物体相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向。 ③不可伸长：即无论绳子所受拉力多大，绳子的长度不变。由此特点知，绳子中的张力可以突变。 （3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性： ①轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。 ②弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）；橡皮绳只能受拉力，不能承受压力（因橡皮绳能弯曲）。 ③由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失。 《牛顿第二定律》教案 一、教学目标 （一）知识与技能 1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。 2.理解公式中各物理量的意义及相互关系。 3．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 4．会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 （二）过程与方法 1．渗透物理学研究方法的教育。 2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。 3．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。 （三）情感态度与价值观 1．渗透物理学研究方法的教育。 2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。 二、教学重点 通过课本，牛顿第二定律。 三、教学难点 1．牛顿第二定律的理解。 2．理解k＝1时，F=ma。 四、教学准备 多媒体课件、粉笔、图片。 五、教学过程 新课导入： 师：利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一次体会成功的喜悦，迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去． 学生观看，讨论上节课的实验过程和实验结果。 师：通过上一节课的实验，我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？ 生：当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比。 师：当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系？ 生：当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比。 师：当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？ 新课讲解： 一、牛顿第二定律 师：通过上一节课的实验，我们再一次证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比。 师：如何用数学式子把以上的结论表示出来？ 生：a∝F/m 3.3牛顿第二定律 教材分析 牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，描述了加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身质量的关系；牛顿第二定律是联系运动学与力学的桥梁，本节课是在上节实验探究结果的基础上加以归纳总结，得出牛顿第二定律的内容。重点是通过实例分析强化训练让学生深入理解，会应用牛顿第二定律解决有关问题。 一、教学目标： 1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式，知道公式的确切含义； 2、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。 二、重点 牛顿第二定律的理解和应用。 三、难点 1、牛顿第二定律的理解和应用。 2、理解k=1时，F=ma。 四、教学过程 新课引入 通过上一节课学习知道：物体运动状态改变时产生加速度，而加速度又和物体的质量及所受外力的大小有关，加速度跟物体所受外力的大小及物体质量之间的关系是： （1）加速度和力的关系：（控制质量不变） 对质量一定的物体，加速度和作用在物体上的力成正比，即 a F （2）加速度和质量的关系（控制外力不变） 物体所受作用力F 保持不变，加速度和物体质量成反比，即 a ∝ m 1 牛顿第二运动定律 1、表述 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，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2、公式表示 a ∝m F 或者F ∝ma 写成等式形式即：F=kma 如果每个物理量都采用国际单位，则k ＝1； 3、力的单位（牛顿）的定义 国际上牛顿这个单位是这样定义的：使质量为1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力叫做1N ，即1N=1kg ?2m/s 。可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F ＝ma ，这就是牛顿第二定律的数 牛顿第二定律教学设计 一、学习任务分析 1．教材的地位和作用 牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。 2．学习的主要任务 本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。 3．教学重点和难点 重点：①知道决定物体加速度的因素。 ②加速度与力和质量的关系的探究过程。 教学难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。 二、学习者情况分析 在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动；具备一定的计算机操作能力，会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。 在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。 三、教学目标分析 根据上述对学习任务和学习者情况的分析，确定本节课教学目标如下： 1．知识与技能目标 ①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系； ②培养学生获取知识和设计实验的能力。 2．过程与方法目标 在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）； 3．情感、态度、价值观目标 ①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神； 例1.如图所示，一质量为M＝5 kg的斜面体放在水平地面上，斜面体与地面的动摩擦因数为μ1＝0.5，斜面高度为h＝0.45 m，斜面体右侧竖直面与小物块的动摩擦因数为μ2＝0.8，小物块的质量为m＝1 kg，起初小物块在斜面的竖直面上的最高点。现在从静止开始在M上作用一水平恒力F，并且同时释放m，取g＝10 m/s2，设小物块与斜面体右侧竖直面间最大静摩擦力等于它们之间的滑动摩擦力，小物块可视为质点。问： (1)要使M、m保持相对静止一起向右做匀加速运动，加速度至少多大？ (2)此过程中水平恒力至少为多少？ 例1解析：(1)以m为研究对象，竖直方向有： mg－F f＝0 水平方向有：F N＝ma 又F f＝μ2F N 得：a＝12.5 m/s2。 (2)以小物块和斜面体为整体作为研究对象，由牛顿第二定律得：F－μ1(M＋m)g＝(M＋m)a 水平恒力至少为：F＝105 N。 答案：(1)12.5 m/s2(2)105 N 例2.如图所示，质量为m的光滑小球，用轻绳连接后，挂在三角劈的顶端，绳与斜面平行，劈置于光滑水平面上，求： （1）劈的加速度至少多大时小球对劈无压力？加速度方向如何？ （2）劈以加速度a1= g/3水平向左加速运动时，绳的拉力多大？ （3）当劈以加速度a3= 2g向左运动时，绳的拉力多大？ 例2解：（1）恰无压力时，对球受力分析，得 （2），对球受力分析，得 （3），对球受力分析，得（无支持力） 练习： 1.如图所示，质量为M的木板上放着质量为m的木块，木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与水平地面间的动摩擦因数为μ2，求加在木板上的力F为多大时，才能将木板从木块下抽出？（取最大静摩擦力与滑动摩擦力相等） 1解：只有当二者发生相对滑动时，才有可能将M从m下抽出，此时对应的临界状态是：M与m间的摩擦力必定是最大静摩擦力，且m运动的加速度必定是二者共同运动时的最大加速度 隔离受力较简单的物体m，则有：，a m就是系统在此临界状态的加速度 设此时作用于M的力为F min，再取M、m整体为研究对象，则有： F min-μ2(M+m)g=(M+m)a m，故F min=(μ1+μ2)(M+m)g 当F> F min时，才能将M抽出，故F>(μ1+μ2)(M+m)g 2.一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量M=15kg的重物，重物静止于地面上，有一质量m=10kg的猴从绳子另一端沿绳向上爬，如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面条件下，猴子向上爬的最大加速度为（g=10m/s2）（） A．25m/s2 B．5m/s2 C．10m/s2 D．15m/s2 2.分析：当小猴以最大加速度向上爬行时，重物对地压力为零，故小猴对细绳的拉力等于重物的重力，对 小猴受力分析，运用牛顿第二定律求解加速度． 解答：解：小猴以最大加速度向上爬行时，重物对地压力为零，故小猴对细绳的拉力等于重物的重力，即F=Mg； 小猴对细绳的拉力等于细绳对小猴的拉力F′=F； 对小猴受力分析，受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有 课时教案 教学环节牛顿第二定律教学设计(市级一等奖)演示教学
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牛顿第二定律总结
《牛顿第二定律》教案
牛顿第二定律教案公开课
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(完整版)牛顿第二定律的应用-临界问题(附答案)
《3 牛顿第二定律》公开课优秀教案教学设计(高中必修第一册)
第 四 单元
第3案
课题： §4.3 牛顿第二定律
年
物理观念：理解牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义；
教学目标 物理观念： 知道国际单位制中力的单位的物理意义， 核心素养 科学思维：会应用牛顿第二定律解决动力学问题
科学探究：
总第 案 月日
教学重点
1、牛顿第二定律的内容、表达式的含义 2、牛顿第二定律的应用
3、
教学难点
1、表达式的理解 2、牛顿第二定律的应用
3、
高考考点
课型
新授
教具
教法
教学过程
教学环节
课前复习：
教师活动预设
学生活动预设
1．力的作用效果是什么？如何改变物体的运动状态呢？
2．牛顿第一定律内容
3．加速度与力和质量的关系
引入：
上节课我们通过实验得出了加速度和力与质量关系，但是 结合科学家们的研
这个结论仍然带有猜想和推断的性质，多做几次实验，每次实 究精神和勇气，鼓
验的点都可以拟合成直线，这些直线与坐标轴的交点又都十分 励学生对待学习要 接近原点。大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节实验 有锲而不舍的精神
课中同样的结论。
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教师活动预设
学生活动预设
一、牛顿第二定律
1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质 此处让学生结合
量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
前面的力的合成
引导学生分析内容表述的两层含义：①数量上的关系②方向上 部分知识来领会
的关系。
定律内容中的力
2.表达式： 或 F ma F kma
的意义。
其中 k 为比例系数
阅读课本 P89 中部思考与讨论，回答问题：如何定义力的单位？ 3.力的单位
①k 的取值
力的单位可以由
F kma 表达式中 k 的取值取决于 F、m、a 单位的选取。 学生独立学习，
若 k 1 时，质量为 1kg 的物体在一个力的作用下获得 1m/s2 的 领会“牛”的定
加速度，则这个力 F ma=1kg m/s2
义的由来
如果把这个力称为“一个单位”的力，力的单位就为千克米每 二次方秒。后人为纪念牛顿，就把这个单位称为“牛顿”，符号 为“N”.
②1N 的定义：质量为 1kg 的物体产生 1m/s2 的加速度所需要的 力定义为 1N。即： 1N=1kg m/s2
③牛顿第二定律表达式： F=ma
变式： a F m
加速度的决定式
若物体受到几个力的作用，则 F 为几个力的合力。
4.理解：
矢量性：上式为矢量表达式，a 与 F 的方向一致。
回顾惯性的唯一 量度—质量，结 合牛顿第二定律 进一步加深理 解。
②相对性：物体的加速度是相对于地球静止或者做匀速直线运
动的物体，如果是加速运动的参考系，牛顿定律不在适用。
③同体性：F 合和 m、a 合均是指同一物体的研究参量，故应用时
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