高中物理第五章研究力和运动的关系5.3牛顿第二定律课件沪科版必修1
沪科版高中物理必修一第5章5.3牛顿第二定律
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作5.3 牛顿第二定律学习目 标知 识 脉 络1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学表达式.(重点)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.(重点、难点)牛顿第二定律[先填空]1.牛顿第二定律：物体的加速度跟受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比.2.数学表达式： a ∝Fm 或F ∝ma .(1)等式：F ＝ kma ，F ＝ma (F 合＝ma )，k ＝1的条件：F 、m 、a 的单位均选国际单位.(2)公式的理解：①物体同时受到几个力的作用，公式中的F应为合力；②加速度a的方向始终与力F的方向相同；可以选取两个相互正交的方向，分别列出牛顿第二定律的分量形式，即：F x＝ma xF y＝ma y.3.1 N的定义：使质量是1 kg的物体产生1 m/s2加速度的力，规定为1 N.[再判断](1)牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(×)(2)我们用较小的力推一个很重的箱子，箱子不动，可见牛顿第二定律不适用于较小的力.(×)(3)加速度的方向跟合力的方向没必然联系.(×)[后思考]为什么赛车的质量比一般的小汽车质量小的多，而且还安装一个功率很大的发动机？【提示】为了提高赛车的灵活性，由牛顿第二定律可知，要使物体有较大的加速度，需减小其质量或增大其所受到的作用力，赛车就是通过增加发动机动力，减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度，从而提高赛车的机动灵活性的，这样有益于提高比赛成绩.[合作探讨]如图5-3-1所示，一质量为m的物体放在光滑的水平面上，在一水平向左的力F作用下弹簧被压缩，物体处于静止状态.图5-3-1探讨1：突然撤掉力F的瞬间，物体的速度为多少？有加速度吗？【提示】速度为零，有加速度.探讨2：加速度的方向如何？大小为多少？【提示】加速度的方向水平向右，大小为a＝F m.[核心点击]1.牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素.2.牛顿第二定律的五点说明因果性只要物体所受合外力不为0(无论合外力多么小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因 矢量性物体加速度的方向与物体所受合外力的方向总是相同的，加速度的方向由合外力的方向决定瞬时性物体的加速度与物体所受合外力总是同时存在、同时变化、同时消失的，所以牛顿第二定律反映的是力的瞬时作用效果同一性F 、m 、a 三者对应同一个物体独立性作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，且遵从牛顿第二定律，物体的实际加速度为每个力产生的加速度的矢量和.分力和加速度在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律，即F x ＝ma x ，F y ＝ma y 相对性牛顿第二定律必须是对相对地面静止或做匀速直线运动的参考系而言的，对相对地面加速运动的参考系不适用1.关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是( )【导学号：43212091】A.牛顿第二定律的表达式F ＝ma 在任何情况下都适用B.某一瞬时的加速度，不但与这一瞬时的外力有关，而且与这一瞬时之前或之后的外力有关C.在公式F ＝ma 中，若F 为合外力，则a 等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D.物体的运动方向一定与物体所受合外力的方向一致【解析】 牛顿第二定律只适用于宏观物体在低速时的运动，A 错误；F ＝ma具有同时性，B错误；如果F＝ma中F是合外力，则a为合外力产生的加速度，即各分力产生加速度的矢量和，C正确；如果物体做减速运动，则v与F反向，D错误.【答案】 C2.(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是()【导学号：43212092】A.原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小，物体的速度一定变小【解析】由牛顿第二定律可知选项A、B正确；初速度为0的匀加速直线运动中，v、a、F三者的方向相同，选项C正确；合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系，选项D错误.【答案】ABC3.(多选)一个质量为2 kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5 N和7 N的共点力作用，则物体的加速度可能是()A.1 m/s2B.4 m/s2C.7 m/s2D.10m/s2【解析】两个水平方向的大小为5 N和7 N的共点力作用，合力的范围为2 N≤F≤12 N，再由牛顿第二定律知加速度的范围为：1 m/s2≤a≤6 m/s2，A、B 对.【答案】AB动力学问题的解题步骤1.选取研究对象.根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.2.分析研究对象的受力情况和运动情况.注意画好受力分析图，明确物体的运动过程和运动性质.3.选取正方向或建立坐标系.通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向.4.求合外力F.5.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解，必要时还要对结果进行讨论.基本单位和导出单位[先填空]1.基本量及单位：在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位.2.导出单位：由基本量根据物理量间关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位.3.单位制：由基本单位和导出单位组成单位制.(1)国际单位制是一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制.(2)在国际单位制中，基本量共有七个，力学有三个：基本量是长度、质量、时间，基本单位分别为米、千克、秒.[再判断](1)kg，m/s，N是基本单位.(×)(2)kg，m，s是基本单位.(√)(3)只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma.(√)[后思考]基本量、基本单位、国际单位制中的基本单位有何区别？【提示】基本量是根据物理运算需要而选定的少数几个物理量.如力学中的“长度”、“质量”、“时间”，基本单位是基本量的单位，有国际单位制中的基本单位和常用基本单位之分，国际单位制中的基本单位是唯一的，而常用基本单位可有多个，例如质量的国际单位是“千克”，常用单位有“克”、“毫克”、“斤”等.[合作探讨]20世纪末美国曾发射一个火星探测器，在设定环绕轨道半径时，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近，温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层，致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器.图5-3-2探讨1：利用物理公式计算时，为什么要统一国际单位？【提示】统一国际单位后计算时不必一一写出各自的单位，计算形式简洁.探讨2：利用单位制能检验计算结果的正、误吗？【提示】能[核心点击]1.简化运算在解题时，若已知量均采用国际单位制，则计算过程中不用写出各个量的单位，只在式子的末尾写出所求量的单位即可，简化了运算过程.2.检验结果物理公式既反映了各物理量的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系.因此在解题中可用单位制粗略判断结果是否正确，如果单位制不对，结果一定错误.3.推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位.4.(多选)下列说法中正确的是()A.质量是物理学中的基本物理量B.长度是国际单位制中的基本单位C.kg·m/s是国际单位制中的导出单位D.时间的单位——小时，是国际单位制中的导出单位【解析】质量是力学中的基本物理量，A正确；长度是物理量，不是单位，B错误；kg·m/s是国际单位制中的导出单位，C正确；小时是时间的基本单位，不是导出单位，D错误.【答案】AC5.在解一文字计算题中(由字母表达结果的计算题)，一个同学解得s＝F2m(t1＋t2)，用单位制的方法检查，这个结果()【导学号：43212093】A.可能是正确的B.一定是错误的C.如果用国际单位制，结果可能正确D.用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确【解析】可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移s的单位一致；还可以根据F＝ma、a＝v/t、v＝s/t，全部都换成基本物理量的单位.分析s＝F2m(t1＋t2)可知，左边单位是长度单位，而右边单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选用的单位制不同，只影响系数，故A、C、D错误.【答案】 B6.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空.(填序号字母)【导学号：43212094】A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克(1)属于物理量的是________.(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有________.(3)在物理量的单位中不属于国际单位的是________.【解析】(1)题中所有各项中，属于物理量的是密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”.(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”.(3)题中所给的单位中，不属于国际单位的是厘米，故此空填“G”.【答案】(1)A、D、E、H、I(2)E、H、I(3)G单位制的应用1.单位制可以帮助我们记忆物理公式.2.比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一到同一单位制中，再根据数值来比较.分析瞬时加速度问题[合作探讨]探讨：瞬时加速度决定于什么因素？如何分析？【提示】物体在某时刻的瞬时加速度由合外力决定，当物体受力发生变化时，其加速度也同时发生变化.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，确定物体所受的力中，哪些力发生了变化，哪些力没有发生变化，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.[核心点击]轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条四类模型的比较1.四类模型的共同点质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关.2.四类模型的不同点弹力表现形式弹力方向弹力能否突变轻绳拉力沿绳收缩方向能轻杆拉力、支持力不确定能轻弹簧拉力、支持力沿弹簧轴线不能橡皮条拉力沿橡皮条收缩方向不能7.“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性橡皮绳，质量为m的小明如图5-3-3所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时的()图5-3-3A.加速度为零B.加速度a＝g，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C.加速度a＝g，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D.加速度a＝g，方向竖直向下【解析】当小明处于静止状态时，拉力F＝mg，两绳之间的夹角为120˚，若小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时所受合力沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，由牛顿第二定律F＝ma知mg＝ma，a＝g，故选项B正确.【答案】 B8.(多选)如图5-3-4所示，A、B两物块质量均为m，用一轻弹簧相连，将A 用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平桌面接触，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则()图5-3-4A.悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为2gB.悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为gC.悬绳剪断后A 物块向下运动距离2x 时速度最大D.悬绳剪断后A 物块向下运动距离x 时加速度最小【解析】 剪断悬绳前，对B 受力分析，B 受到重力和弹簧的弹力，知弹力F ＝mg .剪断瞬间，对A 分析，A 的合力为F 合＝mg ＋F ＝2mg ，根据牛顿第二定律，得a ＝2g .故A 正确，B 错误.弹簧开始处于伸长状态，弹力F ＝mg ＝kx .当向下压缩，mg ＝F ′＝kx ′时，速度最大，x ′＝x ，所以下降的距离为2x .故C 正确，D 错误.【答案】 AC9.(多选)如图5-3-5所示，质量为m 的球与弹簧 Ⅰ 和水平细线 Ⅱ 相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P 、Q .当球静止时，Ⅰ中拉力大小为T 1，Ⅱ中拉力大小为T 2，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间，球的加速度a 应是( )图5-3-5 A.若剪断Ⅰ，则a ＝g ，竖直向下 B.若剪断Ⅱ，则a ＝T 2m ，方向水平向左 C.若剪断Ⅰ，则a ＝T 1m ，方向沿Ⅰ的延长线 D.若剪断Ⅱ，则a ＝g ，竖直向上【解析】 若剪断Ⅰ时，水平绳Ⅱ的拉力瞬间消失，小球只受到重力的作用，由牛顿第二定律得小球加速度a ＝g ，方向竖直向下；若剪断Ⅱ，弹簧的弹力不会马上消失，这时小球受到重力和弹簧弹力的作用，合力的方向水平向左，大小为T 2，由牛顿第二定律得小球加速度a ＝T 2m ，方向水平向左，故选项A 、B 正确.【答案】 AB。
2018版高中物理沪科版必修1课件：第5章 研究力和运动的关系 5-4 牛顿运动定律的案例分析 精品
123
解析 答案
(3)汽车牵引力的大小. 答案 6×103 N 解析 设开始加速过程中汽车的加速度为a1 s0＝12a1t1 2 由牛顿第二定律有：F－f＝ma1 联立上述两式解得F＝f＋ma1＝6×103 N
123
解析 答案
本课结束
例3 质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩 擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图3所示的力F，F＝10 N，θ＝37° (sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止， (g取10 m/s2)则： (1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态. 答案 见解析
力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，
求：(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
答案 2 s
图4
解析 答案
(2)人在离C点多远处停下？
答案 12.8 m 解析 人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.设在水 平面上人减速运动的加速度为a′，由牛顿第二定律得μmg＝ma′ 设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得 人在斜面上下滑的过程：v2＝2aL 人在水平面上滑行时：0－v2＝－2a′s 联立以上各式代入数据解得s＝12.8 m
达标检测
1.(从受力确定运动情况)一个滑雪运动员从静止开始 沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝30°，如图5所示，滑 雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来 的路程和5 s末速度的大小(运动员一直在山坡上运 动).(小数点后保留一位有效数字)
答案 58.2 m 23.3 m/s
图5
123
解析 答案
赛总决赛.她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼.如图4所
2020学年高中物理第5章研究力和运动的关系5.3牛顿第二定律学案沪科版必修1
5.3 牛顿第二定律1.牛顿第二定律：物体的加速度跟受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比.2.数学表达式： a ∝Fm 或F ∝ma .(1)等式：F ＝ kma ，F ＝ma (F 合＝ma )，k ＝1的条件：F 、m 、a 的单位均选国际单位.(2)公式的理解：①物体同时受到几个力的作用，公式中的F 应为合力；②加速度a 的方向始终与力F 的方向相同；可以选取两个相互正交的方向，分别列出牛顿第二定律的分量形式，即：F x ＝ma xF y ＝ma y .3.1 N 的定义：使质量是1 kg 的物体产生1 m/s 2加速度的力，规定为1 N.(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(×)(2)我们用较小的力推一个很重的箱子，箱子不动，可见牛顿第二定律不适用于较小的力.(×)(3)加速度的方向跟合力的方向没必然联系.(×)为什么赛车的质量比一般的小汽车质量小的多，而且还安装一个功率很大的发动机？【提示】 为了提高赛车的灵活性，由牛顿第二定律可知，要使物体有较大的加速度，需减小其质量或增大其所受到的作用力，赛车就是通过增加发动机动力，减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度，从而提高赛车的机动灵活性的，这样有益于提高比赛成绩.如图531所示，一质量为m 的物体放在光滑的水平面上，在一水平向左的力F 作用下弹簧被压缩，物体处于静止状态.图531探讨1：突然撤掉力F 的瞬间，物体的速度为多少？有加速度吗？【提示】 速度为零，有加速度.探讨2：加速度的方向如何？大小为多少？【提示】 加速度的方向水平向右，大小为a ＝F m .1.牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素.2.牛顿第二定律的五点说明【导学号：】A.牛顿第二定律的表达式F ＝ma 在任何情况下都适用B.某一瞬时的加速度，不但与这一瞬时的外力有关，而且与这一瞬时之前或之后的外力有关C.在公式F ＝ma 中，若F 为合外力，则a 等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D.物体的运动方向一定与物体所受合外力的方向一致【解析】 牛顿第二定律只适用于宏观物体在低速时的运动，A 错误；F ＝ma 具有同时性，B 错误；如果F ＝ma 中F 是合外力，则a 为合外力产生的加速度，即各分力产生加速度的矢量和，C 正确；如果物体做减速运动，则v 与F 反向，D 错误.【答案】 C2.(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是( )【导学号：】A.原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小，物体的速度一定变小【解析】由牛顿第二定律可知选项A、B正确；初速度为0的匀加速直线运动中，v、a、F三者的方向相同，选项C正确；合力变小，加速度变小，但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系，选项D错误.【答案】ABC3.(多选)一个质量为2 kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5 N 和7 N的共点力作用，则物体的加速度可能是( )A.1 m/s2B.4 m/s2C.7 m/s2D.10 m/s2【解析】两个水平方向的大小为5 N和7 N的共点力作用，合力的范围为2 N≤F≤12 N，再由牛顿第二定律知加速度的范围为：1 m/s2≤a≤6 m/s2，A、B对.【答案】AB动力学问题的解题步骤1.选取研究对象.根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.2.分析研究对象的受力情况和运动情况.注意画好受力分析图，明确物体的运动过程和运动性质.3.选取正方向或建立坐标系.通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向.4.求合外力F.5.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解，必要时还要对结果进行讨论.基本单位和导出单位1.基本量及单位：在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位.2.导出单位：由基本量根据物理量间关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位.3.单位制：由基本单位和导出单位组成单位制.(1)国际单位制是一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制.(2)在国际单位制中，基本量共有七个，力学有三个：基本量是长度、质量、时间，基本单位分别为米、千克、秒.(1)kg，m/s，N是基本单位.(×)(2)kg，m，s是基本单位.(√)(3)只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma.(√)基本量、基本单位、国际单位制中的基本单位有何区别？【提示】基本量是根据物理运算需要而选定的少数几个物理量.如力学中的“长度”、“质量”、“时间”，基本单位是基本量的单位，有国际单位制中的基本单位和常用基本单位之分，国际单位制中的基本单位是唯一的，而常用基本单位可有多个，例如质量的国际单位是“千克”，常用单位有“克”、“毫克”、“斤”等.20世纪末美国曾发射一个火星探测器，在设定环绕轨道半径时，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近，温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层，致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器.图532探讨1：利用物理公式计算时，为什么要统一国际单位？【提示】统一国际单位后计算时不必一一写出各自的单位，计算形式简洁.探讨2：利用单位制能检验计算结果的正、误吗？【提示】能1.简化运算在解题时，若已知量均采用国际单位制，则计算过程中不用写出各个量的单位，只在式子的末尾写出所求量的单位即可，简化了运算过程.2.检验结果物理公式既反映了各物理量的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系.因此在解题中可用单位制粗略判断结果是否正确，如果单位制不对，结果一定错误.3.推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位.4.(多选)下列说法中正确的是 ( )A.质量是物理学中的基本物理量B.长度是国际单位制中的基本单位C.kg·m/s是国际单位制中的导出单位D.时间的单位——小时，是国际单位制中的导出单位【解析】质量是力学中的基本物理量，A正确；长度是物理量，不是单位，B错误；kg·m/s是国际单位制中的导出单位，C正确；小时是时间的基本单位，不是导出单位，D 错误.【答案】AC5.在解一文字计算题中(由字母表达结果的计算题)，一个同学解得s＝F2m(t1＋t2)，用单位制的方法检查，这个结果 ( )【导学号：】A.可能是正确的B.一定是错误的C.如果用国际单位制，结果可能正确D.用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确【解析】可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移s的单位一致；还可以根据F＝ma、a＝v/t、v＝s/t，全部都换成基本物理量的单位.分析s＝F2m(t1＋t2)可知，左边单位是长度单位，而右边单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选用的单位制不同，只影响系数，故A、C、D错误.【答案】 B6.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空.(填序号字母)【导学号：】A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克(1)属于物理量的是 ________.(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有________.(3)在物理量的单位中不属于国际单位的是________.【解析】(1)题中所有各项中，属于物理量的是密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”.(2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”.(3)题中所给的单位中，不属于国际单位的是厘米，故此空填“G”.【答案】(1)A、D、E、H、I (2)E、H、I (3)G单位制的应用1.单位制可以帮助我们记忆物理公式.2.比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一到同一单位制中，再根据数值来比较.分析瞬时加速度问题探讨：瞬时加速度决定于什么因素？如何分析？【提示】物体在某时刻的瞬时加速度由合外力决定，当物体受力发生变化时，其加速度也同时发生变化.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，确定物体所受的力中，哪些力发生了变化，哪些力没有发生变化，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条四类模型的比较1.四类模型的共同点质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关.2.四类模型的不同点所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时的( )图533A.加速度为零B.加速度a＝g，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C.加速度a＝g，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D.加速度a＝g，方向竖直向下【解析】当小明处于静止状态时，拉力F＝mg，两绳之间的夹角为120˚，若小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时所受合力沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，由牛顿第二定律F＝ma 知mg＝ma，a＝g，故选项B正确.【答案】 B8.(多选)如图534所示，A、B两物块质量均为m，用一轻弹簧相连，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平桌面接触，此时轻弹簧的伸长量为x，现将悬绳剪断，则( )图534A.悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为2gB.悬绳剪断瞬间A物块的加速度大小为gC.悬绳剪断后A物块向下运动距离2x时速度最大D.悬绳剪断后A物块向下运动距离x时加速度最小【解析】剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力F＝mg.剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合＝mg＋F＝2mg，根据牛顿第二定律，得a＝2g.故A正确，B 错误.弹簧开始处于伸长状态，弹力F＝mg＝kx.当向下压缩，mg＝F′＝kx′时，速度最大，x ′＝x ，所以下降的距离为2x .故C 正确，D 错误.【答案】 AC9.(多选)如图535所示，质量为m 的球与弹簧 Ⅰ 和水平细线 Ⅱ 相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P 、Q .当球静止时，Ⅰ中拉力大小为T 1，Ⅱ中拉力大小为T 2，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间，球的加速度a 应是( )图535A.若剪断Ⅰ，则a ＝g ，竖直向下B.若剪断Ⅱ，则a ＝T 2m ，方向水平向左C.若剪断Ⅰ，则a ＝T 1m ，方向沿Ⅰ的延长线D.若剪断Ⅱ，则a ＝g ，竖直向上【解析】 若剪断Ⅰ时，水平绳Ⅱ的拉力瞬间消失，小球只受到重力的作用，由牛顿第二定律得小球加速度a ＝g ，方向竖直向下；若剪断Ⅱ，弹簧的弹力不会马上消失，这时小球受到重力和弹簧弹力的作用，合力的方向水平向左，大小为T 2，由牛顿第二定律得小球加速度a ＝T 2m ，方向水平向左，故选项A 、B 正确.【答案】 AB。
物理必修ⅰ沪科版5.2牛顿第二定律精品课件.
就是求合外力的变化情况.
• 两个分力的大小保持不变,夹角越小合力越大,夹角越大合力 越小,设分力大小为F,当夹角为120°时,合力大小也为F.当
夹角变为0°时,合力大小为2F,此时的加速度为2a;当夹角变
为90°时,
合力大小为 2F, 此时的加速度为 2a.
13
• 45分钟课时作业
14
• 一､选择题 • 1.关于力的单位“牛顿”的理解,以下说法中正确的是( )
10 N变为8 N时,其形变量减少,则弹簧秤乙的形变量必增大,
且甲､乙两弹簧秤形变量变化的大小相等,所以弹簧秤乙的 示数应为12 N.物体在水平方向所受到的合外力为F=F乙-F甲
=(12-8) N=4 N.根据牛顿第二定律,得物块的加速度大小为
F 4 a m / s 2 4m / s 2 m 1
• B.物体立即获得加速度,但速度仍为零
• C.物体立即获得速度,但加速度仍为零 • D.物体的速度和加速度均为零 • 答案:B • 解析:由牛顿第二定律的瞬时性可知,力作用的瞬时即可获得 加速度,但无速度.
9
• 4.(2008· 广东高考)质量为m的物体从高处静止释放后竖直下
落,在某时刻受到的空气阻力为Ff,加速度为
二定律定义的:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2加速度的力, 叫做1 N,即1 N=1 kg·m/s2.
• 2.比例系数k的含义
• 根据F=kma,取不同的单位,k的数值不一样,在国际单位制中 k=1.由此可知,在应用公式F=ma进行计算时,F､m､a的单位 必须统一为国际单位制中相应的单位.
3
31
解析 : 当力为F时有a1
F Ff m
,当力为2F时有
a2
人教版高中物理必修一《牛顿第二定律》运动和力的关系PPT教学课件
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1
/(kg
1)
二、知识讲解——牛顿第二定律的表达式
运动和力的定量关系
通过上节课的实验，我们可以总结出一般规律：物体的加速度的大小跟它
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方向相同。
FT
这表明，FT 与 mg 的合力方向水平向右，且
θ
O
F
F＝mg tan θ
G
根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为
a＝ ＝g tan θ
图 4.3-5
二、知识讲解——力的单位
方法二 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。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力 FT 分解为
质量，例如一个小型航天器的质量，需要进行哪些测量，测量数据应该怎样处
理？方法要尽可能简单、可行。
二、知识讲解——力的单位
科学漫步
1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。
实验时，用双子星号宇宙飞船 m1 去接触正在轨道上运行的火箭组 m2（后者的
发动机已熄火）。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共
消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度为 v0＝100 km/h＝27.8 m/s ，末速
度为零，滑行时间 t＝70 s 。
0−0
0
根据匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为 a1＝
＝－
二、知识讲解——力的单位
高中同步学考优化设计物理必修1配沪科版精品课件 5.3 牛顿第二定律
课堂篇
合作学习
知识点一
知识点二
知识点三
知识归纳
1.牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系,指明了加
速度大小和方向的决定因素。
2.牛顿第二定律的几个特性
特
性 理
解
只要物体所受合力不为零(无论合力多么小),物体就获得
因果性 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的关系
课前篇
自主预习
自主阅读
自我检测
5.在地面上,停着一辆卡车,你使出全部力气也不能使卡车做加速
运动,这与牛顿第二定律矛盾吗?为什么?
提示:不矛盾。牛顿第二定律公式中的F指的是物体受到的合力,
大卡车在水平方向上不只受到人的推力,还同时受到地面摩擦力的
作用,它们相互平衡,即卡车受到的合力为零,故卡车不做加速运动。
课堂篇
合作学习
知识点一
知识点二
知识点三
特 性 理
解
有两层意思:一是指加速度 a 相对于同一惯性系(一般指地
同体性 球);二是指 F=ma 中 F、m、a 必须对应于同一物体或同
一个系统
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。合力的加速度即是这些
独立性 加速度的矢量和。根据力的独立作用原理,合力在 x 方向
B.kg/m3
C.kg/m2
D.kg/m
解析:将 f=kSv2 变形得 k=2,采用国际单位制,式中 f 的单位为 N,
即 kg·m/s2,S 的单位为 m2,速度的二次方的单位可写为(m/s)2。将这
kg
,即比例系数
m3
些单位代入上式得
5.3牛顿第二运动定律(教学课件)——高一上学期物理鲁科版(2019)必修第一册
导最终结果的单位
国际单位制中的七个基本物理量及其相应
的基本单位
国际单位制中的七个基本物理量及其相应
的基本单位
想一想
(1)赛车比赛中两辆摩托车的速度分别为v1＝160
km/h，v2＝50 m/s，甲同学说v1>v2，乙同学说
v1<v2.哪个同学说得对？为什么？
乙同学说得对，比较两车的速度大小前应
生/ 的加速度所用的力为1 ∙ / 。
由牛顿第二运动定律可推出 =
∆
由运动学公式可得 =
∆
到底用哪个
∆
=
∆
=
定义式
决定式
判一判
(1)F=ma中的F指拉力 ( × )
(2)牛顿第二定律表明，物体受到的合外力与物
体的加速度成正比，加速度越大，合外力就越
大．( × )
用力推桌子，桌子仍处于静止状态。这与牛顿
第二定律矛盾吗？为什么？
不矛盾。F=ma中F指的是合
外力，桌子没推动，合外力
为0，加速度为0 ，物体仍处
于静止状态
弹力突变问题
剪断轻弹簧瞬间，弹簧弹力不变；
剪断轻杆细线瞬间，弹力突变为0
例题：如图所示，两小球悬挂在天花板上，a、
b两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a、
先统一单位，v2＝50 m/s＝180 km/h>v1.
(2)某同学在一次运算中，得出了物体位移s
的大小与质量m、速度v、作用力F和运动时间
t的关系式为s＝ ，你认为他的这个结果正
确吗？为什么？
不正确,等号左边的单位是m，右边的单位是
. /
. /
2019-2020高中物理第5章研究力和运动的关系5.3牛顿第二定律学案沪科版必修1
5．3 牛顿第二定律[目标定位] 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题.4.了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位．一、牛顿第二定律[问题设计]由上一节的探究我们已经知道当小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比，即a∝F，当小车所受的力不变时，小车的加速度与它的质量成反比，即a∝1m，那么小车的加速度a、小车的质量m以及小车所受的力F的关系是怎样的？答案由于a∝F，a∝1m，所以a∝Fm写成等式为F＝kma若F、m、a都用国际单位，则F＝ma.[要点提炼]1．牛顿第二定律(1)内容：物体的加速度跟受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．(2)公式：F＝kma，F指的是物体所受的合力．当各物理量的单位都取国际单位时，k＝1，F＝ma.(3)力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N.“牛顿”的定义：使质量为 1 kg的物体产生 1 m/s 2的加速度的力叫做 1 N，即 1 N＝1_kg·m/s2.2．对牛顿第二定律的理解(1)瞬时性：a与F同时产生，同时变化，同时消失，为瞬时对应关系．(2)矢量性：F＝ma是矢量表达式，任一时刻a的方向均与合力F的方向一致，当合力方向变化时a的方向同时变化，即a与F的方向在任何时刻均相同．(3)同体性：公式F＝ma中各物理量都是针对同一物体的．(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F x＝ma x F y＝ma y.3．合力、加速度、速度的关系(1)力与加速度为因果关系．力是因，加速度是果，只要物体所受的合力不为0，就会产生加速度，加速度与合力方向总是相同、大小与合力成正比．(2)力与速度无因果关系．合力与速度方向可以同向，可以反向；合力与速度方向同向时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动．(3)两个加速度公式的区别．a＝ΔvΔt是加速度的定义式，是比值法定义的物理量，a与v、Δv、Δt均无关；a＝Fm是加速度的决定式，加速度由其受到的合力和质量决定的．[延伸思考]在地面上，停着一辆卡车，你使出全部力气也不能使卡车做加速运动，这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？答案不矛盾，牛顿第二定律公式中的F指的是物体受到的合力，大卡车在水平方向上不只受到推力，还同时受到地面摩擦力的作用，它们相互平衡，即卡车受到的合力为零，加速度为零，故卡车不做加速运动．二、物理量与单位制[问题设计]美国国家航空航天局(NASA)在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层．航空航天局调查事故原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位制算出来的，并把这些数据直接输入电脑．从这次事故的原因上，你能得到什么启示？答案在国际上采用统一的单位制是非常重要的，也是非常必要的．[要点提炼]1．单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制．(1)基本量和基本单位首先被选定的几个物理量叫做基本量．基本物理量的单位叫基本单位．国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、物质的量(n)、发光强度(I)七个量为基本量；对应的七个基本单位是米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉．(2)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，例如速度、加速度的单位，叫做导出单位．2．国际单位制中的力学单位(1)基本单位长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s.(2)常用的导出单位速度(v)，由公式v＝st导出，单位：m/s.加速度(a)，由公式a＝v t－v0t导出，单位：m/s2.力(F)，由公式F＝ma导出，单位：N(或kg·m/s2)．此外还有功、功率、压强等．3．单位制的应用(1)单位制可以简化计算过程计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算简便．(2)单位制可检查物理量关系式的正误根据物理量的单位，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的．一、对牛顿第二定律的理解例1(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是( )A．由F＝ma可知，m与a成反比B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C．加速度的方向总跟合外力的方向一致D．当外力停止作用时，加速度随之消失解析虽然F＝ma，但m与a无关，因a是由m和F共同决定的，即a∝Fm且a与F同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a与F的方向永远相同．综上所述，可知A、B错误，C、D 正确．答案CD二、对单位制的理解与应用例2质量m＝200 g的物体以加速度a＝20 cm/s2做匀加速直线运动，则关于它受到的合外力的大小及单位，下列运算既简洁又符合一般运算要求的是( )A．F＝200×20＝ 4 000 NB．F＝0.2×0.2 N＝0.04 NC．F＝0.2×0.2＝0.04 ND．F＝0.2 kg×0.2 m/s2＝0.04 N解析在物理计算中，如果各物理量的单位都统一到国际单位制中，则最后结果的单位也一定是国际单位制中的单位．答案 B三、牛顿第二定律的简单应用例3如图1所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平力F＝20 N拉物体由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止．求：(g＝10 m/s2)图1(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小；(2)撤去拉力时物体的速度大小；(3)撤去拉力F后物体运动的距离．解析(1)对物体受力分析，如图所示竖直方向mg＝N水平方向，由牛顿第二定律得F－μＮ＝ma1解得a1＝F－μＮm＝0.5 m/s2(2)撤去拉力时物体的速度v＝a1t解得v＝4 m/s(3)撤去拉力F后由牛顿第二定律得－μmg＝ma2解得a2＝－μｇ＝－2 m/s2，由0－v2＝2a2s解得s＝02－v22a2＝4 m答案(1)0.5 m/s2(2)4 m/s (3)4 m例4如图2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°角斜向右下的推力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)图2解析取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系．在水平方向上：F cos 37°－f＝ma ①在竖直方向上：N＝mg＋F sin 37°②又因为：f＝μＮ③联立①②③得：a＝5 m/s2答案 5 m/s21．牛顿第二定律和力的单位(1)内容(2)表达式：F＝ma2(3)国际单位制中力的单位：N,1 N＝1 kg·m/s2．牛顿第二定律的特点(1)因果性；(2)瞬时性；(3)矢量性；(4)同体性；(5)独立性．3．单位制(1)国际单位制中的力学单位：长度的单位米(m)、时间的单位秒(s)、质量的单位千克(kg)(2)单位制的应用①简化计算过程。