2021学年3 牛顿第二定律背景图ppt课件

这是一份2021学年3 牛顿第二定律背景图ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，成正比，知识点1，牛顿第二定律，成反比，作用力的方向相同，kma，合外力等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】1．通过分析探究实验的数据，得出牛顿第二定律的数学表达式，并能描述定律内容。2．知道力的国际单位“牛顿”的定义。3．能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律。4．能应用牛顿第二定律处理相关问题。
1．内容：物体加速度的大小跟作用力__________，跟物体的质量__________，加速度的方向跟____________________。2．表达式(1)表达式：F＝__________，式中k是比例系数，F是物体所受的__________。(2)国际单位制中：F＝________。
1．国际单位：________，简称______，符号为________。2．“牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生____________的加速度的力，称为1 N，即1 N＝____________________。3．比例系数k的含义：关系式F＝kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取________、__________、___________作单位时，系数k＝_____。
1 kg· m/s2　
『判一判』(1)由牛顿第二定律可知，加速度大的物体所受的合外力一定大。(　　)(2)牛顿第二定律说明了质量大的物体其加速度一定小。(　　)(3)任何情况下，物体的加速度的方向始终与它所受的合外力方向一致。(　　)(4)在国际单位制中，公式F＝kma中，k＝1。(　　)(5)两单位N/kg和m/s2是等价的。(　　)
『选一选』(2021·北京顺义区高一期末)和谐号电力动车组是我国铁路全面实施自主创新战略取得的重大成果，标志着我国铁路客运装备的技术水平达到了世界先进水平，中国也由此成为世界上少数几个能够自主研制时速380公里动车组的国家。下图是和谐号列车内部屏幕显示的相关信息。列车在匀减速进站过程中，从受力的角度分析，这是因为列车所受的合力(　　)A．保持不变　　　　　　B．越来越大C．越来越小 D．先变小后变大
解析：列车在匀减速进站过程中，加速度不变，根据牛顿第二定律，合力也保持不变。故选A。
『想一想』如图所示，小明用力拉地面上的箱子，但箱子没动，请思考：(1)根据牛顿第二定律，有力就能产生加速度，但为什么箱子一直没动呢？(2)如果箱底光滑，当拉力作用在箱子上的瞬间，箱子是否立刻获得加速度？是否立刻获得速度？
提示：(1)牛顿第二定律F＝ma中的力F指的是物体受的合力，尽管小明对箱子有一个拉力作用，但箱子受的合力为零，所以不能产生加速度。(2)加速度与力之间是瞬时对应关系，有力就立刻获得加速度，但速度的获得，需要一段时间，故不能立刻获得速度。
如图所示，赛车车手要想赢得比赛，除了赛车手的技术高超外，赛车本身也是赢得比赛的关键。要想使赛车启动获得较大的加速度，该如何设计汽车？为什么？
提示：设计赛车时要有大的加速度，一方面需要有强大动力的发动机，另一方面在保障安全的前提下减小赛车的质量。
1．牛顿第二定律的六个特性
物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系，即a与合力F方向总是相同，但速度v的方向不一定与合外力的方向相同。
　　　　　如图所示，静止在光滑水平面上的物体A的一端固定着处于自然状态的轻质弹簧。现对物体作用一水平恒力F，在弹簧被压缩到最短这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是(　　)A．速度先增大后减小，加速度先增大后减小B．速度先增大后减小，加速度先减小后增大C．速度增大，加速度增大D．速度增大，加速度减小
解析：压缩的初始阶段，水平恒力大于弹簧弹力，合力方向朝左，物体加速，随着物体向左移动，弹簧弹力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，但当弹簧弹力大于水平恒力时，合力方向朝右，物体开始减速，弹簧弹力继续增大，合力逐渐增大，加速度逐渐增大，即先是加速度逐渐减小的加速运动，后是加速度逐渐增大的减速运动，选项B正确。
思维升华：1．力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果。只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度。加速度与合外力方向相同，大小与合外力成正比。2．力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角。合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，相反时物体做减速运动。
解析：机器人对咖啡杯的压力保证在水平方向的平衡，与竖直方向所受重力无关，故A错误；只有端送咖啡水平匀速运动时，咖啡杯竖直方向平衡，此时机器人对咖啡杯的摩擦力等于咖啡杯的重力，而端送咖啡加速或减速运动时，静摩擦力斜向上都大于重力，故B错误；机器人对咖啡杯的作用力是压力和摩擦力的合力，当端送咖啡水平匀速运动时，作用力等于重力；而端送咖啡水平加速或减速运动时，作用力均斜向上，与重力的合力产生水平加速度，则作用力均大于重力，故C错误，D正确。
行车时驾驶员及乘客必须系好安全带，以防止紧急刹车时造成意外伤害。请分析：
对牛顿第二定律的简单应用
 (1)汽车突然刹车，要在很短时间内停下来，会产生很大的加速度，这时如何知道安全带对人的作用力大小呢？(2)汽车启动时，安全带对驾驶员产生作用力吗？提示：(1)汽车刹车时的加速度可由刹车前的速度及刹车时间求得，由牛顿第二定律F＝ma可求得安全带产生的作用力大小。(2)汽车启动时，有向前的加速度，此时座椅的后背对驾驶员产生向前的作用力，安全带不会对驾驶员产生作用力。
1．应用牛顿第二定律解题的步骤
　　　　　(2021·湖南长沙市高一检测)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F N和扶梯对人的摩擦力Ff，重力加速度为g。
解析：这是一个动力学问题，人受到竖直向下的重力mg、竖直向上的支持力F N和水平向右的摩擦力Ff，因为人的加速度方向沿扶梯向上，所以人所受的这三个力的合力方向也沿扶梯向上。
解法一：建立如图甲所示的直角坐标系，人的加速度方向正好沿x轴正方向，由题意可得x轴方向：Ffcs θ＋F Nsin θ－mgsin θ＝may轴方向：F Ncs θ－Ffsin θ－mgcs θ＝0解得F N＝mg＋masin θFf＝macs θ
解法二：建立如图乙所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向)。由于人的加速度方向是沿扶梯向上的，这样建立直角坐标系后，在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量，其中x轴方向的加速度分量ax＝acs θ，y轴方向的加速度分量ay＝asin θ，根据牛顿第二定律有
x轴方向：Ff＝max；y轴方向：F N－mg＝may解得：F N＝mg＋masin θ，Ff＝macs θ。比较以上两种解法，很显然，两种解法都得到了同样的结果，但是第二种解法较简便。答案：mg＋masin θ　macs θ
思维升华：坐标系的建立方法在牛顿第二定律的应用中，采用正交分解法时，在受力分析后，建立直角坐标系是关键。在建立直角坐标系时，不管选取哪个方向为x轴正方向，最后得到的结果都应该是一样的，但在选取坐标轴时，应以解题方便为原则。
2．(多选)(2021·河南平顶山市高一期末)如图所示，一物块在平行于斜面向上的恒力F作用下沿斜面做加速度大小为1 m/s2的匀加速直线运动。已知斜面倾角为53°，物块质量为2 kg，物块与斜面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6。则推力F的大小可能是(　 　)A．19.2N　B．16.8N　C．12.8N　D．15.2N
解析：由题意可知，物块沿斜面做匀加速运动，有两种情况分析：若加速度方向沿斜面向上，由牛顿第二定律有F－mgsin 53°－μmgcs 53°＝maF＝mgsin 53°＋μmgcs 53°＋ma＝16 N＋1.2N＋2 N＝19.2N，A正确；若加速度方向沿斜面向下，由牛顿第二定律有mgsin 53°－F－μmgcs 53°＝maF＝mgsin 53°－μmgcs 53°－ma＝16 N－1.2N－2 N＝12.8N，C正确，BD错误。
核心素养　科学思维不同模型瞬时加速度的求法在应用牛顿第二定律求解物体的瞬时加速度时，经常会遇到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型。全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题。1．模型的共同点：都是质量可忽略的理想化模型，都会发生形变而产生弹力，同一时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关。
1．(2021·山东威海市高一期末)下列说法正确的是(　　)A．物体的加速度大，说明物体位置变化得快B．物体的加速度等于0，速度也一定等于0C．物体的速度变化量比较大，加速度也一定比较大D．物体受到的合力增大，加速度也一定增大解析：物体的加速度大，说明物体速度变化得快，描述物体位置变化快慢的物理量是速度，故A错误；物体的加速度等于零，速度可以不为零，比如匀速直线运动，故B错误；物体的速度变化量比较大，加速度不一定大，还与时间有关，故C错误；物体受到的合力增大，根据牛顿第二定律F＝ma可知，加速度也一定增大，故D正确。
2．(2021·北京朝阳区高一期末)某同学想研究地铁的运动情况，他用细线将一支质量为m的笔悬挂在地铁的扶手上，图中显示某段时间内，细线相对竖直扶手偏东保持倾角为θ。已知此过程中地铁在东西方向水平直轨道上运动。下列说法正确的是(　　)A．地铁一定向西加速运动B．地铁可能向东加速运动C．地铁的加速度大小为gsin θD．这支笔受到的合力大小为mgtan θ
解析：对笔受力分析，只受重力与细线的拉力作用，其合力为F合＝mgtan θ，所以D正确；由牛顿第二定律有mgtan θ＝ma，解得a＝gtan θ，方向指向西，所以C错误；加速度方向指向西，则地铁可能向西做加速运动，或者向东做减速运动，所以AB错误。
3．(2021·福建三明市高一期末)如图，手掌C托着轻弹簧拴接的物体A、B处于静止状态，已知A、B质量分别为m和4m，重力加速度大小为g。若手掌C突然向下离开B，在此瞬间，A、B、C的加速度分别为aA、aB、aC，则(　　)A．aA＝g　　　　　　　B．aB＝gC．aC＝g D．aB＝1.25 g
4．(多选)(2021·广东惠州市高一期末)拿一个长约1.5m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开口，把一小金属片和一松软的小纸团放到玻璃筒里，把玻璃筒倒过来，观察它们下落的情况，发现小金属片先落到底下，下列说法正确的是(　 　)A．金属片受到的空气阻力小于纸团受到的空气阻力B．金属片受到的空气阻力大于纸团受到的空气阻力
C．金属片受到的空气阻力与其质量之比小于纸团受到的空气阻力与其质量之比D．金属片运动的加速度大于纸团运动的加速度
5．(2021·重庆高一期末)一质量m＝1 kg的物块在水平拉力F＝5 N的作用下在水平面上做匀速直线运动，如图1所示，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)物块与水平面间动摩擦因数μ。(2)如果用与水平方向夹角为37°的相同大小的力F拉该物块，使其沿同一水平面做匀加速直线运动，如图2所示，求该物的加速度大小a。(已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)答案：(1)0.5　(2)0.5m/s2