4.3《牛顿第二定律》ppt课件
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人教版高中物理必修1第四章4.3牛顿第二定律(共18张PPT)
则： F = ma
现考察： 使质量 m = 1 kg 的物体
产生 a = 1 m/s2 的加速度
所需要的力
由 F = ma = 1 kg×1m/s2
= 1 kg·m/s2
把 1 kg·m/s2 叫做 一个单位的力
定义：1 牛顿 = 1 千克·米/秒2 1 N = 1 kg·m/s2
牛顿第二定律一般表述
牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受 合外力的瞬时对应关系，a 为某一瞬时加速度 F 即为该时刻所受的合外力。
放在光滑水平面上的物体，在水平拉力 F 的作用
下以加速度 a1 运动，现将拉力 F 改为 2F（仍然水 平方向）, 物体运动的加速度大小变为a′, 则 ( )
A．a′ = a
B．a ＜ a′ ＜ 2a
C．a′ = 2a
D．a′ ＞2a
若其它条件不变，物体放在粗糙水平面上，那么答 案是 ( )
如图所示，质量为m的物体在两个轻绳的牵引下处于静 止状态，OA与竖直方向成 θ 角，试求： ① 轻绳OA、OB的拉力大小； ② 若轻绳OB断裂，求OB断裂瞬间小球加速度大小； ③ 若OA突然断裂，求OA断裂瞬间小球加速度大小。
是不受力作用的
D．水平飞向球门的足球撞击到门框上后，反向飞
回，是由于足球与门框撞击时受到门框的作用
力，这个力使足球产生了与运动方向相反的加
速度，而改变了运动方向
同时性
物体的加速度a与F只有因果关系，而没有先 后之分，即有加作用在物体上物体就会产生 加速度，F变化，a将同时发生变化（包括大 小和方向）
如图所示质量为 m 的物体静止的水平面 上，试求水平给物体弹力所产生的加速 度以及物体的加速度。
一个物体受到 F1 = 4N 作用时，产生的加速度为a1 = 2m/s2；该物体再受到一个F2 = 6N的力作用时， 物体的加速度是多少？
课件1：4.3 牛顿第二定律
c：推理得到结论:对拉力相同的物体.物体的加 速度跟 物体的质量成反比，即： a1/a 2= m2/m1.
牛顿第二运动定律
(1)综合上述实验中得到的两个关系，得到下述结论： 物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速 度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。
(2)公式表示：F=kma
a：如果每个物理量都采用国际单位，k＝1； b：力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生 1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。
第四章 牛顿运动定律
3 牛顿第二定律
温故而知新
什么是物体运动状态的改变？物体运动状态发生 改变的原因是什么？
大小，方向，大小和方向 运动状态改变―速度的改变 ―加速度―力
vt =v0 +at
加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间有什 么关系呢？本节课我们就来研究这个问题。
加速度和力的关系
小车 钩码 位移
【例1】质量为m＝1kg的小球穿在斜杆上，球
与杆之间的动摩擦因数μ=
3 4
,用拉力F＝
20N竖直向上拉小球使它沿杆加速上滑，
如图所示，求小球的加速度为多大？(取
g=10m/s2)
【答案】1.25 m/s2
【解析】以小球为研究对象，小球受重力G，拉力 F和滑动摩擦力F′的作用，这几个力方向较明 确，但杆对球的弹力沿什么方向需要具体判断，建
例题分析
学以致用
求物体在下列情况下加速度的大小和方向：
一个质量为4个12N的水平拉力. N
分析: 由F合=ma.得a=F合/m
12N
带入数值有a=12/4=3m/s2 G
(2)若平面光滑,物体受到二个12N的拉力,它们的夹角1200.
牛顿第二定律ppt课件
弹力能突变
（形变量微小） 恢复需要时间短
五、瞬时性问题 3.基本思路
①分析原状态下物体受力 ➢ 列方程（平衡；F=ma）
②分析当状态变化瞬间，哪些力变化，哪些力不变
剪断细绳、剪断弹簧、抽出木板、撤去某力等 ③分析状态变化瞬间的F合，利用F合=ma求瞬时a
【例】(多选)甲、乙二个小球均处于静止状态,甲、乙间通过轻
③瞬时性：a与F合对应同一时刻,同时产生、变化、消失。 ④同体性：F=ma中，F、m和a对应同一物体（同一系统）。
物体受到的每一个力都产生加速度，且彼此 ⑤独立性：独立互不影响。
物体的实际加速度是这些加速度的矢量和。
2.加速度二个公式的比较
决定式 a F
大小： a F, a 1
m
m 方向： a与F合方向一致
2.牛顿的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的 加速度的力叫1N。
3.国际单位制中，牛顿第二定律的表达式 F ma 注：①利用牛二 F ma 计算时，统一为国际单位
②a一般以地面为参考系 ③F一般指合力
三、对牛顿第二定律的理解 1.五个性质 ①因果性：F是产生a的原因。
②矢量性：F=ma是矢量式，应用时应先规定正方向。 a与F合的方向相同
为2m、m,重力加速度为g,将甲与乙间的弹簧剪断瞬间,二个小球
的加速度大小为( BC )
A.a甲＝1.5g C.a乙＝g
B.a甲＝0 D.a乙＝0
➢ 合成法 （适用于二力）
利用 F合 ma ，由a的方向确定F合
的方向，以F合为对角线做平行四 边形
【例】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。
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 牛顿第二定律共18张
是”)实验定律.
即学即用
(多选)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，物体所受的合外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合外力成正比，与其运动的加速度
成反比
C.由a＝mF 可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比 D.由m＝ F 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外
解析 物体离开气球，只受重力作用，所以加速度为g，A错误，B正确； 脱落瞬间由于惯性仍具有向上的速度，C错误，D正确.
二、牛顿第二定律的简单应用
例2 如图所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物 体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平 方 向 做 匀 加 速 直 线 运 动 ， 求 物 体 加 速 度 的 大 小 .(g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
(4)独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足 F＝ma，每个
力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度，
故牛顿第二定律可表示为FFxy＝ ＝mmaaxy .
针对训练 (多选)一物体随气球匀速上升，某时刻物体从气球上脱落，则 物体离开气球的瞬间(不计空气阻力)( BD ) A.物体的加速度为零 B.物体的加速度为g C.物体立即向下运动 D.物体仍具有向上的速度
力求出 a
解析 a＝F/m是加速度的决定式，a与F成正比，与m成反比；F＝ma说
明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比；质量是
物体的固有属性，与F、a皆无关.
即学即用
(多选)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，物体所受的合外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合外力成正比，与其运动的加速度
成反比
C.由a＝mF 可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比 D.由m＝ F 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外
解析 物体离开气球，只受重力作用，所以加速度为g，A错误，B正确； 脱落瞬间由于惯性仍具有向上的速度，C错误，D正确.
二、牛顿第二定律的简单应用
例2 如图所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物 体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平 方 向 做 匀 加 速 直 线 运 动 ， 求 物 体 加 速 度 的 大 小 .(g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
(4)独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力都满足 F＝ma，每个
力都会产生一个加速度，这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度，
故牛顿第二定律可表示为FFxy＝ ＝mmaaxy .
针对训练 (多选)一物体随气球匀速上升，某时刻物体从气球上脱落，则 物体离开气球的瞬间(不计空气阻力)( BD ) A.物体的加速度为零 B.物体的加速度为g C.物体立即向下运动 D.物体仍具有向上的速度
力求出 a
解析 a＝F/m是加速度的决定式，a与F成正比，与m成反比；F＝ma说
明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比；质量是
物体的固有属性，与F、a皆无关.
高中物理第四章4.3牛顿第二定律(共21张PPT)
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（F≠0）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。由受力分析可知F提+F支-mg=0。
2021年7月26日星期一
20
小结
实 方法:控制变量法
牛 顿 第 二 定
验 验 证
m一定，a∝F
1牛=1千克 ·米/秒2 可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，
上式简化成：
F = ma
这20就21年是7月2牛6日星顿期一第二定律的公式。 6
牛顿第二定律的更一般表述是：
物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟 物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相 同。即
F合 = ma
关于牛顿第二定律的说明:
F1
就等于力F1和F2的合力，即
F合=F1x+F2x =F1cos60°+F2cos60° =10N.
o
600 F1x
600 F2x
x
由F合=ma得:
a F合 10N 5m / s2 m 5kg
F1y
F2
2021年7月26日星期一
15
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．
若v、F合的方向相反，物体做减速运动 注意：a的方向与F合方向一定相同
加速度。 解：沿汽车运动方向建立坐标轴，在试车的第一阶段，汽车做匀变速运动初速度是v0=100km/h=27-8m/s，末速度是0，滑行时间t=70s
，因此加速度a1为 2、力F一定，加速度a与质量m的关系 牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的：使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力，叫做1牛顿。 牛顿第二定律的更一般表述是： A. (2)汽车重新起步的加速度为多大？ 从牛顿第二定律公式m=F/a可得，对某一物体来说，它的质量 现对它施加一向右与水平方向成37°、大小为20N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。 F1x=F1cos60°，F1y=F1sin60° 加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化，则为变力。 如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦因数为μ=0. 若v、F合的方向相同，物体做加速运动 所以，合外力越大时，速度有可能变大，
2021年7月26日星期一
20
小结
实 方法:控制变量法
牛 顿 第 二 定
验 验 证
m一定，a∝F
1牛=1千克 ·米/秒2 可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使k=1，
上式简化成：
F = ma
这20就21年是7月2牛6日星顿期一第二定律的公式。 6
牛顿第二定律的更一般表述是：
物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟 物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相 同。即
F合 = ma
关于牛顿第二定律的说明:
F1
就等于力F1和F2的合力，即
F合=F1x+F2x =F1cos60°+F2cos60° =10N.
o
600 F1x
600 F2x
x
由F合=ma得:
a F合 10N 5m / s2 m 5kg
F1y
F2
2021年7月26日星期一
15
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．
若v、F合的方向相反，物体做减速运动 注意：a的方向与F合方向一定相同
加速度。 解：沿汽车运动方向建立坐标轴，在试车的第一阶段，汽车做匀变速运动初速度是v0=100km/h=27-8m/s，末速度是0，滑行时间t=70s
，因此加速度a1为 2、力F一定，加速度a与质量m的关系 牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的：使质量是1千克的物体产生1米/秒2加速度的力，叫做1牛顿。 牛顿第二定律的更一般表述是： A. (2)汽车重新起步的加速度为多大？ 从牛顿第二定律公式m=F/a可得，对某一物体来说，它的质量 现对它施加一向右与水平方向成37°、大小为20N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。 F1x=F1cos60°，F1y=F1sin60° 加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化，则为变力。 如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦因数为μ=0. 若v、F合的方向相同，物体做加速运动 所以，合外力越大时，速度有可能变大，
高一物理：4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》4.3《牛顿第二定律》课件(新人教版必修1)201712
图4-2-6
【解析】图甲中，Ｆ＝０，a≠0，说明小车重力沿木 板的分力大于摩擦力，原因是木板垫得过高。图乙中， a=0，F≠0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力， 木板倾角过小；当Ｆ较大时，即小盘和砝码的质量较 大时，小车的质量远大于小盘和砝码的质量这一条件 得不到满足，因此图线成曲线。
问题2
怎样由实验结果得出结论
★例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面试 车,当达到72km/h的速度时关闭发动机,经过 80s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步 加速时牵引力为2000N,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。
问1：取什么为研究对象？
问2：关闭发动机后，汽车做什么运动？ 如何求加速度a？受力如何？
二 1.内容：物体加速度的大小 、 跟它受到的作用力成正比， 牛 跟它的质量成反比；加速度 顿 的方向跟作用力的方向相同 第 F 2. 表达式 : F=ma 二 a= m 定 律 表达式中各个符号代表什么？
思考与讨论：
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? 应该怎样解释这个现象?
汽车减速时受力情况
(2) 汽车重新启动时: 牵引力为F=2 000N，
根据F合=ma得: F-f = ma2 a2＝1.75 m／s2 方向与速度方向相同。
f F
N
G 汽车重新加速时的受力情况
用 牛 顿 第 二 定 律 解 题 的 一 般 步 骤
1、确定研究对象 2、分析受力、运动情况， 画出受力分析图
探究1 加速度与力的关系
(1)控制变量法 在研究物体的加速度与它受的力、它的质量间的关系时，因为涉及 到三个物理量，为了研究问题的方便，可采取分别使一个量不变，而研 究另外两个量之间关系的方法，这种方法叫做控制变量法。 （2）探究加速度与力的关系 ①实验思路：保持物体的质量m一定，测量物体在不同力Ｆ作用下 的加速度a，分析a与F的关系。 ②实验数据分析：设计如下的表格，记录数据。
课件7：4.3 牛顿第二定律
一、牛顿第二定律的六个特性
同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的
因果性
力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为 0，物体就具有加速度
矢量性
F＝ma是一个矢量式。物体的加速度方向由它所受的 合力方向决定，且总与合力的方向相同
瞬时性
加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变 化，同时消失
(2)正交分解法：当物体受到多个力的作用时，利用正交分解法 较为简单，利用正交分解法需要建立直角坐标系，建系原则是 尽可能少分解矢量。因此建系有两种情况： ①沿加速度的方向建一坐标轴，沿垂直加速度方向建一坐标轴。 这种方法不需要分解加速度。 ②沿某特定方向建立坐标轴，这样可能少分解力，但需要分解 加速度，此时应用：Fx＝max，Fy＝may。
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
独立性
作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际 加速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
二、合外力、加速度、速度的关系 1．合外力与加速度的关系
三、牛顿第二定律的应用 1．解题的一般步骤 (1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便，选出被研究 的物体 (2)进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确运动 性质和运动过程。 (3)建立坐标系，一般以加速度方向和垂直加速度方向为两坐标 轴的方向。 (4)根据牛顿第二定律列方程求解。
2．常用方法 (1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定 则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的 大小及方向。加速度的方向就是物体所受合外力的方向。反之， 若知道加速度的方向，也可应用平行四边形定则求物体所受的 合外力。