5.3 牛顿第二运动定律 课件 （共23张PPT）2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册

(共23张PPT)
第3节 牛顿第二运动定律
第五章 牛顿运动定律
学习目标
1.掌握牛顿第二运动定律的文字内容和数学表达式。
2. 能运用牛顿第二运动定律解决实际问题。
3. 知道单位制、基本单位制和导出单位的概念。
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
合外力
正比
反比
相同
kma
合外力
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＝ 。
牛
N
1 kg
1 m/s2
1 kg·m/s2
蚂蚁的困惑：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，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这与牛顿第二定律矛盾么？请你解释一下。
不矛盾，蚂蚁推砖头时，砖头受到重力、支持力、推力和摩擦力，这四力平衡，合力为0，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，其加速度为零，砖头不动。
3.对牛顿第二定律的理解：
（1）独立性：
作用在物体上的每一个力都各自产生加速度，与其他力无关;而物体实际的加速度a是每个力的加速度的矢量和，F应为物体受到的合外力。
（2）矢量性：
公式中的F合与a都是矢量，且二者方向相同
3.瞬时性
力与加速度：同时产生；同时消失；同时变化。
4.同一性
F合与a均是对同一研究对象，F合中的每一个力均应是同一研究对象所受的力。
例1：滑雪是大家喜欢的运动，一质量m=75kg的人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角，滑雪板与雪地的摩擦力为37.5N，求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小。（取g=10m/s2）
G
N
f
受力分析
二、牛顿第二定律的应用
解题步骤
解：根据牛顿第二定律可得
Gsin=4.5m/s2
根据运动学公式
可得 s=56.25m，v=22.5m/s
例2：一个滑雪的人,质量m＝75kg,以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ＝30°,在t＝5s的时间内滑下的路程x＝60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
G
N
f
受力分析
解题步骤
滑雪者的加速度可以根据运动学规律求得，
由s+ 解得==4m/s2
对人进行受力分析，正交分解，根据牛顿第二定律F＝ma，得：
mgsinθ－f＝ma
f＝mgsinθ－ma
得 f＝67.5N
例1：滑雪是大家喜欢的运动，一质量m=75kg的人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角，滑雪板与雪地的摩擦力为37.5N，求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小。
例2：一个滑雪的人,质量m＝75kg,以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ＝30°,在t＝5s的时间内滑下的路程x＝60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)
已知物体的受力情况，确定物体的运动情况
已知物体的运动情况，确定物体的受力情况
1.确定研究对象
2.对物体进行受力分析和运动分析
牛顿第二定律
合外力
加速度
受力分析
运动分析
3.选取正方向，根据牛顿第二定律和运动学方程求解
知识点二：国际单位制
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做基本量。
1.基本量:
2.基本单位：
基本量的单位叫做基本单位。
3.导出量：
根据物理关系式由基本量推导出的其他物理量。
4.导出单位：
导出量的单位叫做导出单位。
5.单位制：
基本单位和导出单位一起组成单位制。
（1）物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位。
（2）在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为基本单位。
（3）速度、加速度、力都是导出量，它们的单位是导出单位。
长度的单位有：
厘米（cm）、米（m）、千米（km）等。
质量的单位有：
克（g）、千克（kg）等。
时间的单位有：
秒（s）、分（min）、小时（h）等。
分析国际单位制的误区
(1)不要把物理量和物理单位混淆。
(2)国际单位制是单位制的一种，不要把单位制理解成国际单位制。
(3)不要把力的单位当成基本单位。
(4)不要把小时等常用单位当成国际单位。
(5)物理量计算时不要忘了统一单位。
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
物质的量 摩[尔] mol
热力学温度 开[尔闻] K
发光强度 坎[德拉] cd
1.由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是我们用一个力推桌子没有推动是因为( )。
A.牛顿第二定律不适用于静止的物体
B.桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到
C.推力小于摩擦力,加速度是负值
D.桌子所受推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以物体仍静止
D
3.(任务2)雨滴在空气中下落,当速度比较大的时候,它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即Ff=kSv2,则比例系数k的单位是( )。
A.kg/m4 B.kg/m3
C.kg/m2 D.kg/m
B
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°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)
解: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:Fcos 37°-Ff=ma①
在竖直方向上:FN=mg+Fsin 37°②
又因为Ff=μFN③
联立①②③得a=5 m/s2。
答案:5 m/s2
4.(任务2)滑雪是大家喜爱的一项体育运动。如图所示,滑雪者踏着滑雪板,不用滑雪杖,从倾角θ=37°的雪坡顶端A点向下滑动,并在水平雪地上向前滑行一段距离BC停下。已知雪坡和水平雪地与滑雪板之间的动摩擦因数均为μ=0.125,雪坡长sAB=40 m。取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。忽略滑雪者在雪坡与水平雪地连接处的机械能损失。求:
(1)滑雪者在AB上滑行的加速度大小a。
(2)滑雪者滑到B点的速度大小v。
(3)滑雪者在水平雪地上滑行的距离s。
答案 (1)5 m/s2 (2)20 m/s (3)160 m