5.3 牛顿第二运动定律 课件 (共24张PPT) 高一物理鲁科版必修第一册

(共24张PPT)
第五章 牛顿运动定律
牛顿第二运动定律
3
通过实验数据，能够得出牛顿第二定律的表达式F＝kma并能准确表述其内容，能从矢量性、瞬时性等方面理解牛顿第二定律。
重难点
重点
能掌握国际单位制的七个基本量和基本单位。
重难点
能用牛顿第二定律求解加速度。
知道基本单位、导出单位和单位制的概念。
2
3
1
4
重点
牛顿第二运动定律及其意义
赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得较大的速度，也就是说，赛车的加速度大，物体的加速度a与它所受的作用力F以及自身的质量m之间存在什么样的定量关系呢？
上节的实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。
通过上节的探究实验，你找到了吗？
F
a
a
a ∝ F
a ∝
a ∝
F ∝ma
F ＝k ma
1.牛顿第二定律
(1)内容：物体加速度的大小与所受 的大小成 ，与物体的质量成 ，加速度方向与合外力的方向 。
(2)表达式：F＝ ，其中力F指的是物体所受的 。当力、质量、长度及时间的单位分别为N、kg、m和s时，k＝1，公式可简化为
F＝ma
2.力的单位
(1)力的国际单位：牛顿，简称 ，符号为 。
(2)“牛顿”的定义：使质量为 的物体产生 的加速度所用的力叫作1 N，即1 N＝ 。
合外力
正比
反比
相同
kma
合外力
牛
N
1 kg
1 m/s2
1 kg·m/s2
1.由牛顿第二定律可知，无论多小的力皆能使物体产生加速度，改变物体的运动状态。但是，当我们推静止的柜子时(如图所示)，有时即使用了很大的力也无法推动，柜子仍处于静止状态。这与牛顿第二定律矛盾吗？为什么？
不矛盾。牛顿第二定律里面的力是指物体所受的合外力。
=
G
FN
f
F
作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，
而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和。
牛顿第二定律的力的独立性
2.下列是甲、乙两同学对加速度的认识，甲说：“由a＝可知物体的加速度a与Δv成正比，与Δt成反比。”乙说：“由a＝知物体的加速度a与F成正比，与m成反比。”你认为哪一种说法是正确的？
乙的说法正确。物体的加速度的大小由物体所受合力的大小和质量共同决定，与速度的变化量及所用时间无关。其中，a＝是加速度的定义式，是用比值法定义的物理量，而a＝是加速度的决定式，加速度由物体受到的合力及其质量共同决定。
牛顿第二定律的力的因果性
(1)质量大的物体，其加速度一定小。(　　)
(2)物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定，与物体的速度大小无关。(　　)
(3)物体加速度的方向不仅与它所受合力的方向有关，且与速度方向有关。(　　)
(4)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致。(　　)
(5)一旦物体所受合力为零，则物体的加速度和速度立即变为零。
(　　)
×
√
×
×
×
1.(2023·湖南岳阳市高一期末)下列各图分别表示的是某一物体的运动情况或其所受合外力的情况。四幅图中的图线都是直线，从这些图像中可判断出一定质量物体的某些运动特征。下列说法中不正确的是
A.甲物体受到的合外力为零 B.乙物体受到的合外力不变
C.丙物体的速度一定越来越大 D.丁物体的加速度越来越大
√
牛顿第二定律的五个性质
同体性
瞬时性
矢量性
独立性
因果性
F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的
加速度与合外力是瞬时对应关系，它们同生、同灭、同变化
合外力的方向决定了加速度的方向，合外力方向改变，加速度方向改变，加速度方向与合外力方向一致
作用在物体上的每个力都会产生一个加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和
力是产生加速度的原因，只要物体所受的合外力不为零，物体就具有加速度
牛顿第二运动定律的简单应用
牛顿第二定律是联系物体受力情况与物体运动情况的桥梁。根据牛顿第二定律，可由物体所受各力的合力，求出物体的加速度；也可由物体的加速度，求出物体所受各力的合力。
F
a
受力分析
求合外力
求加速度
运动分析
F＝ma
2.(来自教材)火箭起飞时需要极大的推力，如图所示。已知某火箭总长度为49.7 m，直径为3.35 m；每个液体助推器长为15.3 m，直径为2.25 m；火箭的总起飞质量为460 t，起飞推力为6.0×106 N。取重力加速度g＝10 m/s2，试选择数据计算火箭起飞时的加速度。(计算结果保留两位有效数字)
答案　3.0 m/s2，方向竖直向上
3.(2023·福建龙岩市高一期末)“百公里加速”是汽车动力最直观的体现，百公里加速是指汽车速度从0到100 km/h的加速时间。质量为2 000 kg的某新能源汽车，在动摩擦因数为0.2的水平路面上的百公里加速时间是8 s，若在这个时间内把汽车的运动看成是匀加速直线运动，取g＝10 m/s2，则其加速度大小为_____ m/s2，汽车的牵引力大小为__________N。(结果均保留三位有效数字)
3.47
1.09×104
4.一个质量为20 kg的物体，从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面的倾角为37°(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。
(1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度。
(2)给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑过程的加速度。
答案　 (1) 4.4 m/s2，方向沿斜面向下　
(2) 7.6 m/s2，方向沿斜面向下
应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象。
(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程。
(3)求出合力或加速度。
①当物体受两个非共线共点力作用时，可用矢量合成法，也可用正交分解法(用矢量合成法作图时注意：合力方向与合加速度的方向相同)。
②物体受多个非共线共点力作用，求合力时需用正交分解法。
(4)根据牛顿第二定律列方程求解。
国际单位制
千克的艰辛稳定之路
如图，某老师健身跑步的速度可以达6 m/s，某人骑自行车的速度为19 km/h。
仅凭所给两个速度的数值能否直接判断健身跑步的速度与骑自行车的速度的大小关系？
由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们数值的大小，应先换算成同一单位，再进行比较。
1.基本量、基本单位
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的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫 ，它们相应的单位叫 。
2.导出量、导出单位
由 根据物理关系推导出的其他物理量叫导出量，推导出来的相应单位叫 。
3.单位制
基本单位和导出单位一起组成 。1960年，第11届国际计量大会通过了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，称为 ，简称SI。
基本量
基本单位
基本量
单位制
国际单位制
导出单位
4.国际单位制(SI)基本单位
物理量名称 单位名称 单位符号
长度 米 m
质量 千克(公斤) kg
时间 秒 s
电流 安[培] A
发光强度
热力学温度
物质的量
cd
K
mol
坎[德拉]
开[尔文]
摩[尔]
5.(来自教材)物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过对单位的分析就可以判断。声音在某种气体中的速度表达式可以只用气体的压强p、气体的密度ρ和没有单位的比例常数k来表示。根据上述情况，判断声音在该气体中的速度表达式可能是
√
牛顿第二运动定律
牛顿第二运动定律及其意义
国际单位制
牛顿第二运动定律的简单应用
内容：加速度与合外力正比，与质量反比
表达式：F＝ma
同体性、瞬时性、矢量性、独立性、因果性
联系桥梁：受力 运动
解题步骤
确定研究对象
分析受力（或运动）
求解合力（或加速度）
列方程求解
基本量、基本单位
导出量、导出单位
单位制、国际单位制
国际单位制基本量、基本单位