高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系3 牛顿第二定律课文课件ppt

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知识点一 　牛顿第二定律的表达式
1.通过上节的探究实验,总结物体的加速度a与它所受的作用力F以及自身的质量m之间存在的关系:如图所示,物体的质量一定时,受力越大,加速度 ;物体受力一定时,它的质量越大,加速度 .
2.牛顿第二定律: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 .3.牛顿第二定律可表述为 ,也可以写成等式 .
1.在国际单位制中,力的单位是 ,简称 ,符号为 .2.“牛顿”的含义:使质量为 的物体产生 的加速度需要的力为1 N. 
答案:质量的单位取千克(kg),加速度的单位取米每二次方秒(m/s2),力的单位取牛顿(N)时,牛顿第二定律可以表示为F=ma.
3.牛顿第二定律的表达式为F=kma,满足什么条件时,牛顿第二定律可以表示为F=ma?
1.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力大小决定,与物体的速度大小无关.( )2.物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定,与速度方向无关.( )3.在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,比例系数k在任何情况下都等于1.( )4.力是使物体产生加速度的原因.( )5.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任何一个力的大小都成正比.( )6.一旦物体所受的合力为0,则物体的加速度立即为0.( )
图甲、乙中人推的是质量相同的购物车,图丙、丁中人推的是质量不同的购物车.
1.图甲、乙中,人分别用较大的力和较小的力推质量相同的购物车,两种情况下购物车的速度变化有什么特点?
答案:用较大的力推购物车时,其速度变化快;用较小的力推购物车时,其速度变化慢.
2.图丙、丁中,人用大小相同的推力分别作用在质量不同的购物车上,两种情况下购物车的速度变化有什么特点?
答案:质量较大的购物车速度变化慢,质量较小的购物车速度变化快.
答案:在质量m一定的情况下,加速度a与力F成正比;在力F一定的情况下,加速度a与质量m成反比.
3.根据上面的问题,结合生活现象,猜想F、m、a三者之间有什么关系?
1.牛顿第二定律的六个性质.
2.牛顿第一定律与牛顿第二定律的关系.(1)牛顿第一定律指出了运动和力的关系——力是改变物体运动状态的原因,在此基础上人们才能准确地研究物体受力时的运动规律,所以牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,而不是牛顿第二定律的特例.(2)牛顿第二定律定量地给出力与物体加速度的关系,指出力是产生加速度的原因.在相同的力作用下,质量越大的物体加速度越小,说明物体的质量越大,运动状态越难以改变.
【典例1】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,g取10 m/s2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F,大小为20 N,则物体的加速度是 ( )
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
探究二　牛顿第二定律的应用
如图所示,质量为m=20 kg的物体受到与水平面成θ=37°角、大小为100 N的力F的作用,在水平地面上以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动.g取10 m/s2.
1.物体和地面间的动摩擦因数是多大?
答案:物体受力情况如图所示.
2.当撤去力F时,物体的加速度大小是多少?方向如何?物体做何种运动?
2.应用牛顿第二定律解题的步骤.
3.两种瞬时加速度模型.由F=ma知,加速度a与合力F具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失.具体可简化为以下两种模型.
【典例2】如图所示,物块1、2间用刚性轻杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,物块2、4质量为m',两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4,重力加速度为g,则有( )
【典例3】如图所示,自动扶梯与水平面夹角为θ,上面站着质量为m的人,当自动扶梯以加速度a加速向上运动时,求扶梯对人的弹力FN的大小和扶梯对人的摩擦力Ff的大小.重力加速度为 g.
解析:建立如图所示的直角坐标系,加速度方向沿x轴正方向.
答案: mg+masin θ　macs θ
由题意可得x轴方向Ffcs θ+FNsin θ-mgsin θ=ma,y轴方向FNcs θ-Ffsin θ-mgcs θ=0,解得FN=mg+masin θ,Ff=macs θ.
2.如图所示,轻弹簧竖直放置在水平面上,其上放置质量为2 kg的物体A,A处于静止状态.现将质量为3 kg的物体B轻放在A上,g取10 m/s2,则B与A刚要一起运动的瞬间,B对A的压力大小为( )
A.30 NB.18 N
解析:当把B物体轻放在A上时,以A、B整体为研究对象,由牛顿第二定律有mAg+mBg-FN=(mA+mB)a,其中FN=mAg,解得a=6 m/s2.对B由牛顿第二定律有mBg-FN'=mBa,解得FN'=12 N,由牛顿第三定律知,选项D正确.
3.如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态.重力加速度为g.当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为( )
4.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的夹角θ=37°,小球和车厢相对静止,小球的质量为1 kg(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2).求:(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况;(2)悬线对小球的拉力大小.
答案:(1)7.5 m/s2　方向向右　车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动　(2)12.5 N