4.3 牛顿第二定律（教学课件）-高中物理教科版（2019）必修第一册(共36张PPT)

第三节 牛顿第二定律 第四章 牛顿运动定律 目录 CONTENTS 01 学习目标 02 情景导入 03 新课讲解 04 小试牛刀 05 课堂小结 学习目标 01 学习目标 1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义 2.了解单位“牛顿”是怎样被定义的 3.应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题 情境导入 02 大黄蜂战斗机与 F1- 赛车的角逐 赛车常采用碳纤维材料，质量小、强度高，并且赛车的发动机也非常强劲，短时间内能获得较大的速度。 加速度a 作用力F 质量m 三者之间存在怎样的定量关系呢？ 新课讲解 03 温故知新 ①当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受到的力成正比。 加速度与力的关系 a F O 温故知新 加速度与质量的关系 a O ②当保持物体的受力不变时，物体的加速度与它质量的倒数成正比。 一、牛顿第二定律 大量的实验和观察到的事实都可以得出与上节课实验同样的结论，由此可以总结出一般性的规律： 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同 这就是牛顿第二定律 k 为比例系数 牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者的数量关系，还明确了加速度和力的方向关系。 牛顿第二定律的表达式 F＝kma 中 k 的数值取决于F 、m、a的单位的选取 当 k =1 时，质量 m = 1 kg 的物体，在某力的作用下获得 a = 1 m/s2 的加速度所需要的力： F = ma = 1 kg×1m/s2 = 1 kg·m/s2 把 1 kg·m/s2 叫做“一个单位”的力 力 F 的单位就是千克米每二次方秒 后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号 N 表示. 二、力的单位 牛顿第二定律的认识和理解 ①成立在大量的实验和观察到的事实上 ②国际单位制下，F = ma ③ 对运动过程中的每一瞬间都是成立的 即物体的加速度与物体所受的合力总是同时产生、同时变化、同时消失 ④作用在物体上的每个力都独立地使物体产生加速度，与物体是否受其他力的作用无关，但物体的加速度表现为合力产生的加速度，也是每个力产生的加速度的矢量和 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，牛顿第二定律是否错了？ 咦， F＝ma， 加速度去哪了？ 这里的F 指的是合力 静摩擦力f 推力F 牛顿第二定律的认识和理解 合外力、加速度、速度之间的关系 合外力决定加速度的大小和方向 物体质量一定时，物体受到的合外力越大，物体的加速度就越大，但是物体速度不一定越大 m A B C 物体位于B 点时，弹簧处于自由伸长状态 物体从A到B的过程中，合力越来越小，加速度越来越小，某刻合力为零，物体速度达到峰值，后续物体将做减速运动 {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 大小 方向 与v、?v大小无关 由 ?v/?t 决定 与 F合 成正比 与 m 成反比 与?v方向一致 与 F合 方向一致 合外力、加速度、速度之间的关系 三、牛顿第二定律的简单应用 ①动力学方法测质量 ②分析物体的运动状态 由牛顿第二定律 变形可得 ，由此可知，只要物体受到的合外力与物体的加速度就可以求出物体的质量 牛顿第二定律揭示的是力改变物体运动状态时的定量关系，它说明物体在非平衡状态下受到的合外力必然不为零 例题: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测定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为?，求列车的加速度。 mg FT F a 【解析】方法1：矢量合成法 以小球为研究对象，其受力如图。 则F = mgtanθ 由牛顿第二定律得：a＝gtanθ 方向水平向右 【解析】方法2：正交分解法 在竖直方向有 FT cosθ ＝ mg （1） 在水平方向有 FT sinθ ＝ ma （2） 小球在水平方向上做匀加速直线运动， ... ...