4.3牛顿第二定律
4.3牛顿第二定律

4.3牛顿第二定律班级________姓名________学号_____学习目标:1.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。
2.理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
3.能初步应用牛顿第二定律解决一些简单问题。
学习重点: 牛顿第二定律学习难点: 牛顿第二定律主要内容:一、牛顿第二定律1. 公式推导:————————————————————————————2. 语言表述:—————————————————————————————3.公式表达:————————————————————————————— ①数学表达式:②常用计算式:F 合=ma4.牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心,是本章的重点和中心内容,在力学中占有很重要的地位,一定要深入理解牛顿第二定律的确切含义和重要意义。
理解:(1) 因果关系:只要物体所受合力不为零(无论合力多么的小),物体就获得加速度,即力是产生加速度的原因,力决定加速度,力与速度、速度的变化没有直接关系。
如果物体只受重力G=mg 的作用,则由牛顿第二定律知物体的加速度为a=g mm g m G m F ===合。
即重力是使物体产生重力加速度g 的原因,各地的g 值略有差异,通常取g=9.8m /s 2。
在第一章学习《重力》一节时,给出了重量和质量的关系式G=mg ,g 是以比例常数引人的,g=9.8N /kg 。
现在可以证明,这个比例常数就是重力加速度,9.8N /kg 与9.8m /s 2等价。
(2)矢量关系:F 合=ma 是一个矢量式,加速度a 与合外力F 合都是矢量,物体加速度的方向由它所受的合外力的方向决定且总与合外力的方向相同(同向性),而物体的速度方向与合外力方向之间并无这种关系。
这样知道了合外力(或加速度)的方向,就知道了加速度(或合外力)的方向。
(3)瞬时对应关系:牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律,物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
课件3:4.3 牛顿第二定律

有的同学误认为用一个很小的力去推很重的桌子, 却推不动它,说明这个力没有产生加速度.
辨析:物体受几个力作用时,每个力各自独立地使 物体产生一个加速度,但物体表现出来的加速度只有一 个,即各个力产生加速度的矢量和,桌子没被推动说明物 体的合加速度为零,并不是这个力没产生加速度.
要点二 正确理解牛顿第一定律和牛顿第二定律的 关系
【答案】 BD
【方法总结】 分析物体运动情况时应注意: 1.物体所受合外力方向决定了其加速度的方向,合 外力的大小和加速度的大小之间的关系是F=ma.加速度 的大小由合外力和质量决定,与速度大小无关. 2.当合外力方向与速度方向相同时,即加速度方向 与速度方向相同时,物体做加速运动,反之做减速运动.
【解析】 这是一个动力学问题,人受到竖直向下
的 重 力 mg 、 竖 直 向 上 的 支 持 力 FN 和 水 平 向 右 的 摩 擦 力 Ff,因为人的加速度方向沿扶梯向上,所以人所受的这三 个力的合力方向也沿扶梯向上.
解法一:建立如右图所示的直角坐标系,人的加速 度方向正好沿x轴正方向,由题意可得
x轴方向:Ffcosθ+FNsinθ- mgsinθ=ma y轴方向:FNcosθ-Ffsinθ- mgcosθ=0 解得FN=mg+masinθ,Ff=macosθ.
解法二:建立如右图所示的直角坐标系(水平向右为x 轴正方向,竖直向上为y轴正方向).由于人的加速度方向 是沿扶梯向上的,这样建立直角坐标系后,在x轴方向和y 轴方向上各有一个加速度的分量,其中x轴方向的加速度 分量ax=acosθ,y轴方向的加速度分量ay=asinθ,根据牛 顿第二定律有
x轴方向:Ff=max;y轴方向:FN-mg=may 解得:FN=mg+masinθ,Ff=macosθ. 比较以上两种解法,很显然,两种解法都得到了同 样的结果,但是,第二种解法较简便.
4.3牛顿第二定律

若v、F合的方向相同,物体做加速运动 若v、F合的方向相反,物体做减速运动
思考: A、在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中,哪些是矢量,哪些是标量?
B、在这两个矢量中它们的关系是怎么样?
“力是产生加速度的原因”,即物体 受力方向决定物体的加速度方向。故力 F的方向和加速度 a 的方向是一致的。
C、一辆小汽车的质量 m1=8.0×102kg ,所 载乘客的质量是 m2=2.0×102kg ,用同样大 小的牵引力,如果不载人时小汽车产生的加 速度是a1=1.5 m/s2,载人时产生的加速度a2 是多少(忽略阻力)
弹力能否突变 能 能 不能 不能
独 立 性 案 例 分 析
正交分解
1、分解力而不分解加速度:
FX=FX1+FX2+……=ma F y=Fy1+Fy2+……=0 2、分解加速度而不分解力: FX=FX1+FX2+……=max F y=Fy1+Fy2+……=may
例 5. 如图,位于水平地面上质量为 m 的木块,
Fy F sin N G may
f uFN uN
G
独 立 性 案 例 分 析
例6.一个质量为m的同学站在倾角为 的扶梯随电梯一起以加速度a匀加速上升, 求电梯对人的支持力和摩擦力的大小?
独 立 性 案 例 分 析
N
ay
a
f
ax a cos
ax
G
ay a sin
合外力对应于合加速度. 指作用在物体上的每个力都将独立地产生 各自的加速度,与物体是否受其他力的作 用无关,我们常称之为力的独立作用原理.
物理必修1人教版 4.3 牛顿第二定律(共38张PPT)

V
V
G
4.3 牛顿第二定律
【探究活动2】将一个物体斜向上抛出,不考虑空气 阻力,在空中运动的时候物体加速度是什么方向?
V
V
G
【引申】将物体竖直上抛、平抛或是斜下抛,在空中运动的时 候物体的加速度指向哪个方向?
a F m
F kma
2、表达式:
(1)比例式: a
3、理解:
F m
(2)等式:F=kma
(1)同体性、瞬时性、矢量性;
(2)a跟F同方向;
4.3 牛顿第二定律
二、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,加速度的方向跟作用力的方向相同。
aF
a 1 m
aF
a 1 m
a F m
F kma
2、表达式:
(1)比例式:a
3、理解:
F m
(2)等式:F=kma
(1)同体性
4.3 牛顿第二定律
二、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,加速度的方向跟作用力的方向相同。
aF
a 1 m
a F m
F kma
【探究活动1】从牛顿第二定律我们知道,无论怎样小的力都 可以使物体产生加速度,可是,我们用力提一个很重的箱子, 却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾?为什么?
FN
F
FN
G
G
4.3 牛顿第二定律
二、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,加速度的方向跟作用力的方向相同。
牛顿第二定律

成反比.( × ) 3.可以利用牛顿第二定律确定高速电子的运动情况.( × ) 4.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.( √ )
5.比例式F=Kma中的K一定为1.( × )
三、对牛顿第二定律的理解
四、牛顿第二定律的应用 应用牛顿第二定律解题的一般步骤: 1、确定研究对象。 2、分析研究对象的受力情况,画出受力图。 3、建立直角坐标系,求出合力。 4、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
方法技巧
合力、加速度、速度间的决定关系
(1)不管速度是大是小或是零,只要合力不为零,物体就有加速度。
(2)a= v是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a= t
度的决定式,m一定时a∝F,F一定时a∝ 。
是加速
(3)合力方向与速度方向同向时,物体做加速运动;合力方向与速度
方向反向时,物体做减速运动。
教材例题
例题1:在平直路面上,质量为1100kg的汽车在进行研发的测试, 当速度达到100 km/h时取消动力,经过70s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2000N,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。
v
F阻
o
x
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,通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度如图所示。 在某次测定中,悬线与竖直方向的夹角为θ,求列车的加速度。
4.3牛顿第二定律
回顾:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a
通过上节课的学习,我们已经知道:
质量一定,物体的加速度与它所受力成正比,
即a∝F
F
课件4:4.3 牛顿第二定律

同体性 F=ma中F、m、a都是对同一物体而言的
因果性
矢量性
瞬时性
力是产生加速度的原因,只要物体所受的合外力
不为0,物体就具有加速度
F=ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所
受的合外力方向决定,且总与合外力的方向相同
加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同
时变化,同时消失
新知探究
力小,B对;物体的质量与合外力无关,C错;速度的变化量的
大小与物体所受合外力大小无关的突变而突变,正确的受力分析是解题关键。
2.轻绳、轻杆和接触面的弹力可以突变;轻弹簧和橡皮筋的弹力不
能突变。
课堂训练
1.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力F,当力刚开始
作用瞬间(
)
A.物体立即获得速度
B.物体立即获得加速度
C.物体同时获得速度和加速度
D.由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零
典例剖析
【例2】下列关于力和运动关系的几种说法,正确的是(
A.物体所受合外力的方向,就是物体运动的方向
B.物体所受合外力不为零时,其速度不可能为零
C.物体所受合外力不为零,则其加速度一定不为零
D.物体所受合外力变小时,物体一定作减速运动
)
典例剖析
解析
由牛顿第二定律F=ma可知,物体所受合力的方向与加
知识点 2 对牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律的六个特性
相对性
物体的加速度是相对于惯性参考系而言的,即牛顿第二定
律只适用于惯性参考系
作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速
独立性 度是这些加速度的矢量和,分力和分加速度在各个方向上
的分量关系也遵循牛顿第二定律,即Fx=max,Fy=may
4.3 牛顿第二定律

例1、如图所示,光滑水平面上质量均为m的木 块 A和B之间用轻弹簧相连,在拉力F作用下, 以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去
a 力F,此瞬时A的加速度为_______,B的加速度 -a 为 _______ (以原来的方向为正方向).
A B F
本题考查牛顿第二定律的瞬时性问题,这类题型 本题考查牛顿第二定律的瞬时性问题 这类题型 的一般求法: 的一般求法: (1)首先分析变化瞬间之前的状态(进行受力 )首先分析变化瞬间之前的状态( 分析); 分析); (2)判断有哪些力在这一瞬间发生了变化,哪 )判断有哪些力在这一瞬间发生了变化, 些力不发生变化; 些力不发生变化; (3)再求出变化后物体所受的合外力,求得加 )再求出变化后物体所受的合外力, 速度。 速度。
一、牛顿第二定律
1、内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量 、内容:物体加速度的大小跟作用力成正比, 成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。 成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。 2、公式: 、公式:
∑ F = ma
二、对牛顿第二定律的理解
1、矢量性:加速度的方向与合外力的方向始终相同。 、矢量性:加速度的方向与合外力的方向始终相同。 2、同体性:加速度与合外力对应同一研究对象。 、同体性:加速度与合外力对应同一研究对象。 3、瞬时性:加速度与合外力瞬时对应,同生同灭同变。 、瞬时性:加速度与合外力瞬时对应,同生同灭同变。 4、牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例。 、牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例。
P
Q
θ
∑ F = ma
二、对牛顿第二定律的理解
1、矢量性: 、矢量性:
加速度的方向与合外力的方向相同
∑F
∑F
2、同体性: 、同体性:
4.3牛顿第二定律(考点解读)(原卷版)-2024-2025学年高中物理同步考点解读与专题训练(人教

4.3牛顿第二定律(考点解读)(原卷版)考点1 牛顿第二定律的图像问题1、物体质量一定时,受力越大,加速度越大,即a ∝F ,所以物体的F-a 图象是一条直线。
2、物体受力一定时,它的质量越大,加速度越小,即a ∝m 1,所以物体的m 1-a 图象是一条直线。
考点2 牛顿第二定律即1N=1kg •m/s 2。
3、适用范围:情况。
4、对牛顿第二定律的进一步理解牛顿第二定律是动力学的核心内容,我们要从不同的角度,多层次、系统化地理解其内涵:F 量化了迫使物体运动状态发生变化的外部作用,m 量化了物体“不愿改变运动状态”的基本特性(惯性),而a则描述了物体的运动状态(v)变化的快慢.明确了上述三个量的物另外,牛顿第二定律给出的F、m、a三者之间的瞬时关系,也是由力的作用效果的瞬时性特征所决定的。
加速度则是每个力产生的加速度的矢量和,合加速度总是与合外力相对应。
考点3 实验验证牛顿第二定律【实验目的】1、学会用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系。
2、掌握灵活运用图象处理问题的方法。
3、掌握利用图象处理数据的方法。
【实验原理】本实验中,探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持F不变,研究a和M的关系,再保持M不变,研究a和F的关系。
【实验器材】一端有定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。
【实验步骤】1、用天平测出小车的质量M和盘的质量m0,把数值记录下来。
2、把实验器材安装好。
3、平衡摩擦力:在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动其位置,直至不挂盘和重物的小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止。
4、将盘和重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,使小车运动,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带,并在纸带上标上号码。
5、保持小车的质量不变,改变盘中重物的质量,重复步骤4,每次记录必须在相应的纸带上做上标记,将记录的数据填写在表格内。
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针对训练2
6组7组
后黑板板书
实验结论:
• 结论1:在质量一定的情况下, 加速度与作用力F成正比 即a∝F 结论2: 在外力一定的情况下,加 速度与质量m成反比
即a∝1/m
F a m
或F kma
F=ma
当各物理量均选国际单位时,k=1 1N定义:使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力 叫做1N。
课前准备
双色笔 牛顿第二定律学案 还有你的激情!
全力投入会使你与众不同 你是最优秀的,你一定能做的更好!
Are you ready?
火箭具有强大的推动力,能 在几分钟内将重达十多吨的 飞船加速到上千米每秒
战斗机安装了强大的发动 机,能在100多米的航空 母舰上加速到50m/s
它们为什么有如此大的加速度呢?
导学案反馈
★优秀个人:张西安 林晓天 张倩
刘源 刘起龙 周长河
★优秀小组:4组 8组
作业批改中存在的问题
1、部分同学对定律理解不透反映在《 例1》 2、部分同学解题步骤不规范 3、部分同学未独立完成。
导学案反馈
★优秀个人:王华兴 于洋 于思婕
刘雨 王森 侯天宇
★优秀小组:4组 8组
作业批改中存在的问题
1.确定研究对象.
2.分析物体的受力情况和运动情 况,画出研究对象的受力分析图.
3.求出合力.注意用国际单位制统 一各个物理量的单位.
4.根据牛顿运动定律和运动
学规律建立方程并求解.
例2、一个物体质量是2kg,受到互成1200角的两个 力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 的共同作用,这个物体产 生的加速度是多大?
1、部分同学对定律理解不透反映在《 例1》 2、部分同学解题步骤不规范 3、部分同学未独立完成。
合作探究
探究点一 牛顿第二定律(重点)
要求:
1.组长合理分工,先分层讨论后集体讨论,激情投入、全力以 赴,用最短的时间完成你的任务。教师会对讨论情况及时作出 评价。 2.有问题及时反馈给老师,让老师成为你们小组的一员。 3.讨论结束,有展示任务的迅速上台展示,展示规范,彩笔小 结。 4.无展示任务的同学及时做好巩固落实。 讨论目标:
大力士能够拉动卡车,你能拉动吗?
它们为什么会有所不同呢?
闫福腾 E-mail:yanftlsh@163.com
学习目标
• 1准确理解牛顿第二定律,提高运用牛顿 第二定律分析动力学问题的能力。 • 2自主学习,合作探究,学会用牛顿第二 定律分析处理问题的方法。 • 3积极投入,全力以赴,体会牛顿第二定 律在认识自然过程中的有效性和价值。
例1、某质量为1 000kg的汽车在平直路面上试车, 当达到180km/h的速度时关闭发动机,经过 70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加 速时牵引力为2 000 N,产生的加速度应为多 大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)
分析
F阻
FN
FN
F阻
G G
F
汽车减速时受力情况
汽车重新加速时的受力情况
小结:
1.加速度a与F的关系:物体质量一定时,加速度a与合 外力F合成正比. 2.加速度a与m的关系:物体受合外力一定时,加速度a与 m成反比
牛顿第二定律
1.内容: 物体加速度与合外力F合成正比.与质量m成反比, 加速度方向与合外力方向相同. 2.公式: F合=ma
3.注意点:同体性,矢量性,瞬时性,独立性.
(1)主要讨论对牛顿第二定律的理解
(2)讨论应用牛顿第二定律解题的步骤
展示要求及安排 展示问题 问题1.2.3 例1
针对训练1及 当堂检测3
展示小组 1组 2组 3组
展示方式 口述 口述 口述
展示要求 要求声音洪 亮、表2 5组
口述 前黑板板书
解析:关键要考虑摩擦力f。 由a1 =(F-f)/m, a2 =(2F-f)/m >2(F -f) )/m =2 a1
分析:合力 F合的范围 1N≤ F合≤7N所以加速度 a 的范围 1N —— ≤ a ≤ 1kg 5N 7— 1kg
4.质量为m的物体放在粗糙水平面上受水平F时产生 加速度为a1 ,当水平力为2F时,加速度a2,关于a1 与a2 的关系正确的是: (C ) A. a2 = 2a1 B. a2 < 2a1 C. a2 > 2a1 D. a1 = a2
3.瞬时性: (a和合外力F是瞬时对应关系) a与F合 同时产生,同时消失,同时变化 4.独立性: 当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生 与之对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是 物体所受各分加速度叠加的结果。
应用举例
例1、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。可是我们用力 提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿 第二定律有无矛盾?为什么? 答:没有矛盾,由公式F合=ma看,F合为合 外力,无论怎样小的力都可以使物体产生加 速度,这个力应是合外力。现用力提一很重 的物体时,物体仍静止,说明合外力为零。
(1)内容:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物 体的质量成反比;加速度的方向跟合力的方向相同. (2)数学表达式:
F=ma F: 物体所受的合外力
m: 物体的质量 a : 物体的加速度
理解牛顿第二定律要注意:
1.同体性: 公式中F、m、a必须是同一研究对象 2.矢量性: 加速度a的方向与合外力F合方向相同。
即
1N 1kg.m / s 2
思考:
1、在牛顿第二定律的表达式 F = ma 中, 哪些是矢量,哪些是标量?
m 是标量,F 和 a 是矢量。 2、这两个矢量的方向关系是怎么样? “力是产生加速度的原因”,即物体受力 方向决定物体的加速度方向。故力 F 的方向和 加速度 a 的方向是一致的。
牛顿第二定律:
解法1:直接求F1和的F2合力,然
后用牛顿第二定律求加速度。 由平行四边形定则可知, F1、 F2、F合 构成了一个等边三角形, 故 F合 =10 N a = F合 /m =10/2 m/s2= 5 m/s2
加速度的方向和合力方向相同。
F1 F合 F2
解法2:先对两力进行正交分解,然后再求合力。
当堂检测: 2、 一质量为1Kg的物体只受到两个大小为4N和 3N的共点力作用, 则这个物体运动的加速度的范围是 ____________________。 1 m/s2 ≤ a ≤ 7 m/s2