高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律优秀课件ppt

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高中物理新教材特点分析
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NIUDUNDIERDINGLV
梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练
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.3.会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题.
1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向 .2.表达式F＝ ，其中力F指的是物体所受的 .
一、牛顿第二定律的表达式
1.力的国际单位：牛顿，简称 ，符号为 .2.“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N，即1 N＝ .3.在质量的单位取kg，加速度的单位取m/s2，力的单位取N时，F＝kma中的k＝ ，此时牛顿第二定律可表示为F＝ .
1.判断下列说法的正误.(1)公式F＝kma中，各物理量的单位都为国际单位时，k＝1.(　　)(2)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合力方向一致.(　　)(3)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致.(　　)(4)使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N.(　　)
2.光滑水平桌面上有A、B两个相距较远的物体，已知mA＝2mB.当用F＝10 N的水平力作用在A上时，能使A产生5 m/s2的加速度，当用2F的水平力作用在B上时，能使B产生的加速度为 m/s2.
一、对牛顿第二定律的理解
1.对表达式F＝ma的理解(1)F的含义：①F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；②F是某个分力时，加速度a是该分力产生的加速度.(2)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位必须都用国际制单位.
2.牛顿第二定律的四个性质(1)因果性：力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度.(2)矢量性：F＝ma是一个矢量式.物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力的方向相同.(3)瞬时性：加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失.(4)独立性：作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和.
　(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的是A.由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比
牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量之间的数量关系，即已知两个量，可求第三个量，作用在物体上的合外力，可由物体的质量和加速度计算，并不由它们决定，A错误；质量是物体本身的属性，由物体本身决定，与物体是否受力无关，B错误；由牛顿第二定律知加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比，m可由其他两量求得，C、D正确.
二、牛顿第二定律的简单应用
1.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.(4)根据牛顿第二定律列方程求解.
2.应用牛顿第二定律解题的方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，物体所受合力的方向即加速度的方向.(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体所受的合力.①建立直角坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程Fx＝ma，Fy＝0(或Fx＝0，Fy＝ma).
　某人为了测量高铁启动过程的加速度，将一支笔(可视为质点)用细线系于高铁车厢内的顶壁上，高铁启动过程中，发现系笔的细线偏离竖直线的夹角为θ＝37°，此时笔和车厢相对静止，如图所示，设笔的质量为0.1 kg(取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2).求：
答案　7.5 m/s2
(1)车厢运动的加速度大小；
法一　合成法由于车厢沿水平方向运动，笔与车厢的加速度相同，所以笔有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向，选笔为研究对象，受力分析如图所示.由几何关系可得，F＝mgtan θ
法二　正交分解法以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系，并将细线对笔的拉力FT正交分解，如图所示
则沿水平方向有FTsin θ＝ma竖直方向有FTcs θ＝mg联立解得a＝7.5 m/s2，FT＝1.25 N.即车厢运动的加速度大小为7.5 m/s2，细线对笔的拉力大小为1.25 N.
(2)细线对笔的拉力大小.
　如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N、与水平方向夹角为37°斜向上的力F拉物体，使物体沿水平面做匀加速直线运动(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8).(1)若水平面光滑，求物体加速度的大小.
水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示
由牛顿第二定律得：Fcs 37°＝ma1解得a1＝8 m/s2
(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，求物体加速度的大小.
水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示，Fcs 37°－Ff＝ma2，FN′＋Fsin 37°＝mg，Ff＝μFN′，联立解得a2＝6 m/s2.
如图，一个质量为20 kg的物体，从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，斜面与水平面间的夹角为37°(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8).(1)求物体沿斜面下滑过程中的加速度；
答案　4.4 m/s2，方向沿斜面向下
沿斜面下滑时，摩擦力沿斜面向上，对物体受力分析如图甲：由牛顿第二定律得：mgsin 37°－Ff＝ma1 ①FN＝mgcs 37° ②Ff＝μFN ③联立①②③得，a1＝4.4 m/s2，方向沿斜面向下.
(2)若给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度.
答案　7.6 m/s2，方向沿斜面向下
物体沿斜面上滑时，摩擦力沿斜面向下，对物体受力分析如图乙：
由牛顿第二定律得：mgsin 37°＋Ff′＝ma2 ④Ff′＝μFN′ ⑤FN′＝mgcs 37° ⑥联立④⑤⑥得a2＝7.6 m/s2，方向沿斜面向下.
考点一　对牛顿第二定律的理解1.关于牛顿第二定律，以下说法正确的是A.由牛顿第二定律可知，加速度大的物体所受的合力一定大B.牛顿第二定律说明了质量大的物体的加速度一定小C.由F＝ma可知，物体所受到的合力与物体的质量成正比D.对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合力成正比，而且在 任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合力方向一致
加速度是由合力和质量共同决定的，故加速度大的物体所受的合力不一定大，质量大的物体的加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合力与物体的质量无关，选项C错误；由牛顿第二定律可知，同一物体的加速度与物体所受的合力成正比，并且加速度的方向与合力方向一致，选项D正确.
2.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间A.物体立即获得速度B.物体立即获得加速度C.物体同时获得速度和加速度D.由于物体没来得及运动，所以速度和加速度都为零
根据牛顿第二定律F＝ma可知，加速度与合力是瞬时对应的关系，合力变化，加速度同时随之变化，当力刚开始作用的瞬间，物体所受的合力立即增大，则立即获得了加速度，而物体由于具有惯性，速度还没有改变，B正确.
3.(多选)(2022·临沂第三中学高一阶段练习)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是A.加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即a与F同时产生、同时变化、 同时消失B.加速度的方向总是与合外力的方向相同C.同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大D.物体的质量与它所受的合外力成正比与它的加速度成反比
加速度与力的关系是瞬时对应关系，即a与F同时产生，同时变化，同时消失，故A正确；根据牛顿第二定律得知，加速度的方向总是与合外力的方向相同，故B正确；速度变化大，加速度不一定大，则合外力不一定大，故C错误；质量是物体的固有属性，不随合外力、加速度的变化而变化，故D错误.
考点二　牛顿第二定律的简单应用4.(多选)(2022·永善县高一期末)一个质量为m＝1 kg的物体只受两个力，这两个力的大小分别为5 N和3 N，则物体的加速度大小可能为A.1 m/s2 B.2 m/s2C.7 m/s2 D.10 m/s2
两个共点力的合力范围为|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|，则5 N和3 N的合力范围为2 N≤F≤8 N，由牛顿第二定律知a＝ ，物体的加速度取值范围2 m/s2≤a≤8 m/s2，B、C正确.
5.(2021·响水中学高一上期末)如图所示，质量为10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.2，与此同时，物体还受到一个水平向右的推力F＝20 N，则物体向左运动过程中的加速度是(g取10 m/s2)A.0 B.4 m/s2，水平向右C.2 m/s2，水平向左 D.2 m/s2，水平向右
6.如图所示，在卸货过程中，自动卸货车静止在水平地面上，车厢倾角θ＝37°时，货箱正沿车厢下滑，已知货箱与车厢间的动摩擦因数为0.5，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2，则货箱下滑的加速度大小为A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2
对货箱受力分析，由牛顿第二定律可得mgsin θ－μmgcs θ＝ma，即加速度为a＝gsin θ－μgcs θ，解得a＝2 m/s2，A正确.
7.如图所示，有一辆载满西瓜的汽车在水平路面上匀速前进.突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速直线运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是(重力加速度为g)
8.如图所示，在与水平方向成θ角、大小为F的力作用下，质量为m的物块沿竖直墙壁加速下滑，已知物块与墙壁的动摩擦因数为μ.则下滑过程中物块的加速度大小为
9.三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同.现用大小相同的外力F沿图所示方向分别作用在1和2上，用 F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，分别用a1、a2、a3表示物块1、2、3的加速度，则A.a1＝a2＝a3 B.a1＝a2，a2>a3C.a1>a2，a2a2，a2>a3
10.质量为40 kg的物体放在水平面上，某人用绳子沿着与水平方向成37°斜向上的方向拉着物体向右前进，绳子的拉力为200 N，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6.(1)求此时物体的加速度；
在拉力作用下，物体受力如图甲：由牛顿第二定律得：
答案　0.5 m/s2，方向水平向右
Fcs 37°－μ(mg－Fsin 37°)＝ma1，解得a1＝0.5 m/s2，方向水平向右；
(2)若在拉的过程中突然松手，求松手后的运动过程中物体的加速度.
松手后，物体受力如图乙：
答案　5 m/s2，方向水平向左
由牛顿第二定律得：μmg＝ma2，解得a2＝5 m/s2，方向水平向左.
11.如图，质量为m＝5 kg的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向的夹角为θ＝37°，球恰好能在杆上匀速向下滑动.若球受一大小为F＝200 N的水平推力作用，可使小球沿杆向上加速滑动，求：(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6)(1)小球与斜杆间的动摩擦因数μ的大小；
小球匀速向下滑动时，受力分析如图甲，由平衡条件得，平行于杆方向：mgsin θ＝Ff1垂直于杆方向：FN1＝mgcs θ又Ff1＝μFN1，联立解得：μ＝0.75
(2)小球沿杆向上加速滑动时的加速度大小.
水平推力F作用后，对小球受力分析，如图乙，
平行于杆方向：Fcs θ－mgsin θ－Ff2＝ma垂直于杆方向：FN2＝Fsin θ＋mgcs θ又Ff2＝μFN2，联立解得a＝2 m/s2.
12.如图所示，电梯与水平面夹角为30°，当电梯加速向上运动时，人对梯面的压力是其重力的 倍，已知重力加速度为g，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？