人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律评优课课件ppt

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4.3牛顿第二定律 第四章 运动和力的关系
人教版高中物理 必修一
前面我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有讨论物体为什么会运动。要讨论这个问题，必须知道运动和力的关系。在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支，叫作运动学（kinematics）；研究运动和力的关系的分支，叫作动力学（dynamics）。动力学知识在生产和科学研究中很重要，设计各种机器，控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。
1.理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义。（物理观念）2.通过对力的单位“牛顿”的定义，掌握牛顿第二定律表达式F=ma成立的条件。（物理观念）3.加深对牛顿第二定律的理解，并能利用其解决简单的问题。（科学思维）
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 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？通过上节的探究实验，你找到了吗？
一、牛顿第二定律及力的单位
上节课的实验结果表明，小车的加速度a 与 成正比，与它的 成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？如果我们多做几次类似的实验，每次实验的点都可以拟合成 ，而这些直线与坐标轴的交点又都十分 原点（图4.3-1），那么，实际规律很可能就是这样的。
到此为止，我们的结论仍然带有猜想和推断的性质。只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时，这样的结论才能成为“定律”。由此看来，科学前辈们在根据有限的实验事实宣布某个定律时，既需要谨慎，也需要勇气。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：1.牛顿第二定律（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 。
牛顿第二定律是一个实验定律，可以用实验加以验证。
（2）表达式①比例式：a ∝ 或F ∝ 。②等式:F= （各物理量单位未知时），其中k为 ，F指物体所受的合力，a为物体的加速度。（3）物理意义表达式中F指的是物体所受的合力，a是描述物体运动的物理量，由此可以看出，牛顿第二定律是联系“ ”和“ ”的桥梁。
如果我们把这个力叫作“一个单位”的力的话，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。
3.比例系数k的含义根据F=kma 知k= 因此k在数值上等于使 质量的物体产生单位加速度的力的大小，k的大小由F、m 、三者的单位共同决定，三者取不同的单位，k的数值 ，在国际单位制中，k= 。由此可知,在应用公式F=ma进行计算时，F 、m 、a的单位必须统一为 中相应的单位。
4.比例系数的确定确定各类公式中的比例系数有两种方法：①如果式中各物理量的单位已经确定，则需要通过实验手段来测定k，如动摩擦因数、劲度系数、引力常量等的确定都属于这种情况；②如果式中尚有未规定单位的物理量，则可先人为规定k的数值（一般使公式最简化,令k =1），再规定出特定的单位，如牛顿第二定律、欧姆定律中k的取值，均属干此种情况。
【注】牛顿第一定律不是牛顿第二定律在F=0时的特例牛顿第一定律指出了力是改变物体运动状态的原因,明确了力的定义,而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的,定量定义了力和质量的比值大小,进而定量研究大和惯性大小对运动的影响。没有牛顿第一定律,就无所谓力与惯性,就没有以牛顿第二定律为核心的整个动力学,所以牛顿第一定律是研究力学的出发点,是不能用牛顿第二定律代替的,也不是牛顿第二定律在F=0时的特例。
二、对牛顿第二定律的理解
1.理解牛顿第二定律的基本特性①因果性力是产生 的原因。②矢量性物体加速度的方向与物体 的方向总是相同的，加速度的方向由合力的方向 。根据合力的方向可确定加速度的方，反之，根据加速度的方向也可以确定合力的方向。
③瞬时性物体的加速度与物体所受合力总是 的，力和加速度是 对应关系。④同一性F、m 、a三者对应同一个物体，相对同一惯性参考系，使用 单位制。⑤独立性作用在物体上的每个力都将 产生各自的加速度，且遵循牛顿第二定律，物体的实际加速度为每个力产生的加速度的 。
同时存在、同时变化、同时消失
⑥局限性牛顿第二定律只能解决物体的 速运动问题，不能解决物体的高速运动问题，只适用于 物体，不适用于微观粒子。
2.合力、加速度、速度的关系（1）合力与加速度的关系
加速度是联系力和运动的桥梁。
（2）直线运动中加速度与速度的关系
速度是联系各运动过程的桥梁。
（3）力与运动的关系：力是改变物体 的原因，即:力→ → 变化（运动状态变化）
3.牛顿第二定律的适用范围（1）牛顿第二定律只在 中成立。（2）牛顿第二定律可以解决 物体的 运动问题。