高中物理必修一 3.3牛顿第二定律课件46张PPT

第三节　牛顿第二定律
课标定位：
应用：1. 应用牛顿第二定律处理简单的力和运动的问题．
2．正确使用国际单位制单位．
理解：1. 牛顿第二定律的内容．
2．单位制在物理计算中的作用．
认识：1. 牛顿第二定律表达式的含义．
2．单位制的意义以及国际单位制中力学的基本单位．

第 三节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
课标定位
课前自主学案
一、牛顿第二定律
1．加速度与力、质量的关系
正比
反比
2.内容：物体的加速度跟所受的______成正比，跟物体的______成反比，加速度的方向跟_____方向相同．
3．表达式：F合＝______.
二、力学单位制
1．基本单位：根据物理运算中的需要而选定的几个物理量的单位．
2．导出单位：根据__________中其他物理量和基本物理量的关系，导出的其他物理量的单位．
3．单位制：_________和_________一制组成了单位制．
合力
质量
合力
ma
物理公式
基本单位
导出单位
4．国际单位制
(1)力学中规定________、________、________三个物理量的单位为基本单位．
(2)国际单位制中的基本单位：力学中有_____、_______、____三个．
长度
质量
时间
米
千克
秒
思考感悟
国际单位一定是基本单位吗？基本单位一定是国际单位吗？
提示：是基本单位的不一定是国际单位，是国际单位的不一定是基本单位．如：长度单位可以是米和厘米，其中米既是基本单位又是国际单位，但厘米是基本单位，不是国际单位．又如速度的单位m/s，是国际单位，但不是基本单位．
核心要点突破
一、对牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律的几个特性
因果性
力是产生加速度的原因，没有力也就没有加速度
矢量性
公式F＝ma是矢量式，任一瞬时，a的方向均与F合方向相同，当F合方向变化时，a的方向同时变化，且任意时刻二者方向始终一致
瞬时性
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为某一时刻的加速度，F为该时刻物体所受合外力
同体性
F合＝ma中，a、F合、m都是对同一物体而言
独立性
作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是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，则：Fx＝max，Fy＝may
相对性
物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的，否则牛顿第二定律不成立
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.关于牛顿第二定律，下列说法中不正确的是
(　　)
A．在国际单位制中，力的单位用“牛顿”，质量的单位用“千克”，加速度单位用“米/秒2”，才能将牛顿第二定律的公式表达为：F＝ma
B．每一瞬间的力只决定这一瞬时的加速度，而与这一瞬间之前或之后的力无关，F一旦消失，a也立即消失
C．在公式F＝ma中，a实际上是作用于该物体上的每一个力所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方向一致
解析：选D.在公式F＝kma中的k值，只有在国际单位制中，力的单位用“牛顿”、质量的单位用“千克”、加速度的单位用“米/秒2”时k＝1，牛顿第二定律才为F＝ma，A正确；牛顿第二定律表明，加速度与物体受的合外力之间存在瞬时关系，a与F同时变化，同时消失，B正确；根据
力的独立作用原理，a应为作用于该物体上的每一个力单独产生的加速度的矢量和，C正确；由牛顿第二定律的矢量性知，物体的加速度方向一定与物体合外力方向一致，与物体运动方向不一定一致，D错误．
二、应用牛顿第二定律解题的一般步骤及常用方法
1．一般步骤
(1)确定研究对象．
(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力示意图．
(3)建立坐标系，或选取正方向，写出已知量，根据定律列方程．
(4)统一已知量单位，代值求解．
(5)检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解．
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力．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．如图3－3－1所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动，若保持力的方向不变而增大力的大小，则(　　)
图3－3－1
A．a变大
B．a不变
C．a变小
D．因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势
三、单位制在物理计算中的应用
1．在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各个量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可．
2．习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位来表示的．
3．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，推导出这些物理量的单位．
特别提醒：利用单位制进行计算时，可对计算结果的正误进行检验，如用力学国际单位制计算时，只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量的力学国际单位制中的单位完全统一时，该运算过程才可能是正确的，若所求物理量的单位不对，则结果一定出错．
答案：B
课堂互动讲练
对牛顿第二定律的理解
如图3－3－2所示，物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，速度为v.现让拉力F逐渐减小，则物体的加速度和速度的变化情况应是(　　)
例1
图3－3－2
A．加速度逐渐变小，速度逐渐变大
B．加速度和速度都在逐渐变小
C．加速度和速度都在逐渐变大
D．加速度逐渐变大，速度逐渐变小
【思路点拨】　解答本题时应注意以下两点：
(1)决定加速度变化的是合外力的变化，而不是物体所受到的某个力的变化．
(2)速度增大还是减小取决于加速度与速度方向的关系．
【答案】　D
【方法总结】　牛顿第二定律反映了物体所受合外力与物体运动状态变化之间的关系，当物体所受合外力增大时物体加速度增大，但对于速度则不一定增大．
变式训练1　一物体在几个力的作用下处于平衡状态，若使其中一个向东的力逐渐减小，直至为零，则在此过程中物体的加速度(　　)
A．方向一定向东，且逐渐增大
B．方向一定向西，且逐渐增大
C．方向一定向西，且逐渐减小
D．方向一定向东，且逐渐减小
解析：选B.因物体在几个力的作用下处于平衡状态，所以其余几个力的合力与向东的力一定等大反向，当向东的力逐渐减小时，其余几个力的合力向西且不变，取向西为正方向，由牛顿第二定律知F西合－F东＝ma，a将随F东的减小而逐渐增大，故只有B正确．
例2
如图3－3－3所示，质量分别为mA和mB的A和B两球用轻弹簧连接，A球用细绳悬挂起来，两球均处于静止状态．如果将悬挂A球的细线剪断，此时A和B两球的瞬时加速度各是多少？
牛顿第二定律的瞬时性
图3－3－3
【思路点拨】　牛顿第二定律的核心是加速度与合力的瞬时对应关系，求瞬时加速度时，当物体受到的某个力发生变化时，可能还隐含着其他力也发生变化，像弹簧、橡皮绳等提供弹力时，由于形变量较大，弹力不会瞬间改变，而细绳、钢丝、轻杆则不同，由于形变量太小，所提供的弹力会在瞬间改变．
【自主解答】　物体在某一瞬间的加速度由这一时刻的合力决定，分析绳断瞬间两球的受力情况是关键．由于轻弹簧两端连着物体，物体要发生一段位移，需要一定时间，故剪断细线瞬间，弹簧的弹力与剪断前相同．先分析细线未剪断时，A和B的受力情况，如图3－3－4所示，A球受重力、弹簧弹力F1及细线的拉力F2；B球受重力、弹力F1′，且F1′＝F1＝mBg.
图3－3－4
【方法总结】　分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析这一瞬时的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度．
变式训练2　质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上．A紧靠墙壁，如图3－3－5所示，今用恒力F将B球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间(　　)
图3－3－5
A．A球的加速度为F/(2m)
B．A球的加速度为零
C．B球的加速度为F/(2m)
D．B球的加速度为F/m
如图3－3－6所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑的水平桌面上．如果它们分别受到水平推力F1和F2作用，而且F1>F2，则1施于2的作用力大小为(　　)
例3
整体法和隔离法的应用
图3－3－6
【思路点拨】　先由整体法求加速度，再用隔离法求物体1、2间的相互作用力．

图3－3－7
【精讲精析】　将物体1、2看成一个整体，其所受合力为：
F合＝F1－F2，设质量均为m，由牛顿第二定律得
【答案】　C
【方法总结】　应用牛顿第二定律解题时，研究对象有时不是单个物体，而是由多个物体组成的物体系，对这类问题要根据具体情况灵活地选取研究对象，当选取的研究对象是一个整体时，可以利用牛顿第二定律求出整体的加速度，并进一步以整体内的一个物体为研究对象，利用牛顿第二定律，求出此物体与其他物体间的相互作用力．
变式训练3　如图3－3－8所示，车厢在运动过程中所受阻力恒为f，当车厢以某一加速度a向右加速时，在车厢的后壁上相对车厢静止着一物体m，物体与车厢壁之间的动摩擦因数为μ，设车厢的质量为M，则车厢内发动机的牵引力至少为多少时，物体在车厢壁上才不会滑下来？
图3－3－8
解析：以车厢和物块整体为研究对象，则由牛顿第二定律得：F－f＝(M＋m)a①
本部分内容讲解结束
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