高中物理教科版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律优秀课件ppt

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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 。3.力的国际单位：牛顿，简称 ，符号为 。4.“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＝ 。5.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.在实际中物体往往同时受到几个力的作用，因此牛顿第二定律中的“作用力”指的是 ，公式表述为 。2.如果作用在物体上的各个分力在一平面内，在此平面内建立直角坐标系，分别求各分力在x、y方向的 Fx合、Fy合，则牛顿第二定律可写成 ， 。3.牛顿第二定律说明：只有受到的合力不为 时，物体才具有加速度；力恒定不变，加速度也 ；力随着时间改变，加速度也随着时间 ；在某一时刻，力停止作用，加速度随即 ，物体由于惯性将保持该时刻的_________不再改变。
二、牛顿第二定律的初步应用
1.判断下列说法的正误。(1)由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比。(　　)(2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取。(　　)(3)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。(　　)(4)物体的运动方向一定与它所受合力的方向一致。(　　)(5)使质量是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
答案　乙同学的说法正确，物体的加速度大小是由物体所受的合力的大小和物体的质量共同决定的，与速度变化量及所用的时间无关。
1.对牛顿第二定律的理解(1)a＝ 是加速度的决定式，该式揭示了加速度的大小取决于物体所受的合力大小及物体的质量，加速度的方向取决于物体所受的合力的方向。(2)a＝ 是加速度的定义式，但加速度的大小与速度变化量及所用的时间无关。(3)公式F＝ma，单位要统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位制中的单位。
(4)公式F＝ma中，若F是合力，加速度a为物体的实际加速度；若F是某一个分力，加速度a为该分力产生的分加速度。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)下列说法正确的是A.由F＝ma可知，m与a成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合力的方向一致D.当合力停止作用时，加速度随之消失
(多选)在光滑的水平地面上放一个质量m＝2 kg的物体，现对该物体同时施加两个力F1和F2，其中F1＝3 N，方向水平向东，F2＝4 N，方向水平向南，sin 37°＝0.6，则下列说法正确的是A.F1使物体产生大小为1.5 m/s2、方向水平向东的加速度B.F2使物体产生大小为2 m/s2、方向水平向南的加速度C.物体的加速度的大小为2.5 m/s2，方向为东偏南37°D.物体的加速度的大小为2.5 m/s2，方向为南偏东37°
根据牛顿第二定律，力是产生加速度的原因，某个力产生的加速度等于该力与物体质量的比值，方向与该力的方向相同，这是力的独立作用的原理，所以A、B正确。物体的加速度等于物体所受的合外力与物体质量的比值，方向与合外力的方向相同，故C错误，D正确。
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。
二、牛顿第二定律的简单应用
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)。
②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a。根据牛顿第二定律 列方程求解。
如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg，不计空气阻力。(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；
答案　7.5 m/s2，方向水平向右　车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动　
解法一(矢量合成法)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同。以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图甲所示，小球所受合力为F合＝mgtan 37°。由牛顿第二定律得小球的加速度大小为
车厢的加速度与小球的加速度相同，车厢做水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动。
解法二(正交分解法)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同。对小球受力分析，建立直角坐标系如图乙所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得
x方向：Tx＝may方向：Ty－mg＝0即Tsin 37°＝maTcs 37°－mg＝0
加速度方向水平向右。车厢的加速度与小球的加速度相同，车厢做水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动。
(2)求悬线对小球的拉力大小。
解法二(正交分解法)由(1)中所列方程解得悬线对小球的拉力大小为
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)。求：
(1)若水平面光滑，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。由牛顿第二定律有：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，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°－f＝ma2，N′＋Fsin 37°＝mg，f＝μN′联立解得a2＝6 m/s2。
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°－f＝ma1 ①N＝mgcs 37° ②f＝μN ③联立①②③得a1＝gsin 37°－μgcs 37°＝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°＋f′＝ma2 ④f′＝μN′ ⑤N′＝mgcs 37° ⑥联立④⑤⑥得a2＝gsin 37°＋μgcs 37°＝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.(多选)(2022·皮山县高级中学高一期末)关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是A.物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定，与物体的速度 大小无关B.物体的加速度的方向仅与它所受合力的方向有关，与速度方向无关C.物体的加速度方向与速度方向总是相同的D.一旦物体所受合力为零则物体的加速度和速度立即变为零
物体加速度的大小由物体质量和所受合力大小决定，与物体的速度大小无关，故A正确；根据牛顿第二定律知，物体的加速度的方向与所受合力的方向一致，与速度方向无关，故B正确；物体加速度方向与速度方向无关，可以相同，可以不同，也可以成一夹角，故C错误；一旦物体所受合力为零，则物体的加速度立即变为零，速度保持不变，故D错误。
2.(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，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速 度成正比B.由m＝ 可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成 反比C.由a＝ 可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D.由m＝ 可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力 求出
F＝ma说明力是产生加速度的原因，但不能说F与m成正比，与a成正比，A错误；
3.(2022·长春外国语学校高一期末)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.由于物体未来得及运动，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。
4.一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用，假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小，能正确描述F与a之间关系的图像是
当拉力大于最大静摩擦力时，物块才产生加速度，由牛顿第二定律有F－μmg＝ma，可知C正确。
5.(2022·濮阳市高一期末)为了节能，商场安装了智能电动扶梯，如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯水平踏板时，扶梯会先加速、再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程。则下列说法正确的是A.在扶梯加速运转时，扶梯对顾客的摩擦力 方向为水平向右B.扶梯加速、匀速运转时，对顾客的摩擦力方向都为水平向右C.扶梯对顾客的弹力大小始终等于重力D.顾客始终受到三个力的作用
在扶梯加速运转时，对顾客受力分析如图所示，顾客受重力、支持力、向右的摩擦力以产生向右上方的加速度，当扶梯匀速运转时，顾客受到重力和支持力作用，合力为零，摩擦力为零，所以选项A正确。
考点二　牛顿第二定律的简单应用6.(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为2 m/s2≤a≤8 m/s2，B、C正确。
7.(2022·响水中学高一期中)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
8.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)
西瓜与汽车具有相同的加速度a，对西瓜A受力分析如图所示，F表示周围其他西瓜对A的作用力，
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 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
对物块1，由牛顿第二定律得Fcs 60°－f＝ma1，
对物块2，由牛顿第二定律得Fcs 60°－f′＝ma2，
对物块3，由牛顿第二定律得
比较得a1>a3>a2，所以C正确。
10.如图所示，小鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是A.F1　　　　　　　　　　　　D.F4
小鸟沿虚线斜向上加速飞行，说明合外力沿虚线斜向上，小鸟受两个力的作用，即空气的作用力和重力，如图所示，选项B正确。
11.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平向左拉，如图所示，现让小车由静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是A.Fa变大，Fb不变 B.Fa变大，Fb变小C.Fa不变，Fb变小 D.Fa不变，Fb变大
对小球受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律得，水平方向：Fasin α－Fb＝ma ①竖直方向：Facs α－mg＝0 ②由题知α不变，由②分析知Fa不变，由①知Fb＝Fasin α－ma