高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 牛顿第二运动定律教学演示ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 牛顿第二运动定律教学演示ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了kma，合外力，提示不对，kg·ms2，导出单位，千克kg，物理公式，国际单位制等内容，欢迎下载使用。
1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学表达式。2．知道单位制、基本单位、导出单位和国际单位制的概念。3．学会利用牛顿第二定律解决实际问题，并且能够从不同角度解决动力学问题，具有质疑和创新意识。
知识点一　牛顿第二运动定律及其意义1．内容：物体加速度的大小与所受合外力的大小成____，与物体的质量成____，加速度方向与合外力方向____。2．表达式：F＝______，k是比例常数，F是物体所受的______。当各物理量的单位都取国际单位时，k＝1，F＝____。
必备知识·自主预习储备
3．力的单位：____，符号是N。4．1 N的物理意义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度所用的力为1 kg·m/s2，称为1 N，即1 N＝___________。思考　比例式F＝kma中的k一定等于1，这种说法对吗？
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)由牛顿第二运动定律知，合外力大的物体的加速度一定大。(　　)(2)牛顿第二运动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。(　　)
知识点二　国际单位制1．单位制：由基本单位和________组成。2．国际单位(1)基本单位：在力学中有_______(长度单位)、__________(质量单位)、______(时间单位)。(2)导出单位：在力学中利用________从三个基本单位导出的其他单位。
3．意义与作用：在用公式进行计算的时候，如果已知量都采用国际单位制中的单位，计算的结果也必然是__________单位。因此，在计算时所列的等式中，就____一一写出每个物理量的单位，只要在计算结果的____后面写出待求量的单位即可。
4．国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位
提醒　可以利用单位，反推出公式正确性和计算结果的正确性。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)力的单位牛顿是基本单位。(　　)(2)质量是基本量。(　　)(3)物理公式表示了物理量间的数量关系和单位关系。(　　)
赛车要求能在尽可能短的时间内达到最大速度。(1)赛车的加速度由哪些因素决定？(2)可采取哪些措施来提高赛车的加速度？
关键能力·情境探究达成
提示：(1)赛车的加速度a由赛车的受力F和质量m共同决定。(2)受力F越大、质量m越小，则加速度a越大。可装备功率很大的发动机，增大动力；在设计时还可考虑选用轻型材料，减小质量。
考点1　对牛顿第二定律的理解1．合外力与加速度的关系
3．牛顿第二运动定律的五个性质
【典例1】　(多选)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
思路点拨：理解牛顿第二定律的五性是解决该问题的关键。
AB　[加速度与力的关系是瞬时对应关系，即a与F是同时产生、同时变化、同时消失，A正确；根据牛顿第二定律得，加速度的方向总是与合外力的方向相同，B正确；速度变化大，加速度不一定大，则合力不一定大，C错误；质量是物体的固有属性，不随合力、加速度的变化而变化，D错误。]
[跟进训练]1．(多选)牛顿第二定律的公式F＝ma大家已经相当熟悉，关于它的各种性质说法正确的是 (　　)A．a和F之间是瞬时的对应关系，同时存在，同时消失，同时改变B．a与v的方向时时刻刻总相同，v的方向改变，a的方向立即改变C．v与F的方向时时刻刻总相同，v的方向改变，F的方向立即改变D．物体的加速度是合外力产生的，即F＝ma，又可以理解为各力产生的加速度的矢量和
考点2　牛顿第二定律的应用1．运用牛顿第二定律解题的步骤
2．求解加速度的两种方法(1)合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力的大小，再应用牛顿第二定律求加速度的大小，物体所受合外力的方向即为加速度的方向。(2)正交分解法：当物体受多个力作用处于加速状态时，常用正交分解法求物体所受的合力，再应用牛顿第二定律求加速度。为减少矢量的分解以简化运算，建立坐标系时，可有如下两个角度：
【典例2】　如图所示，水平地面上有一质量M＝3 kg的小车，在车厢顶端用一细线悬挂一质量m＝1 kg的小球，某时刻起给小车施加一水平恒力F，稳定后，悬挂小球的细线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止。取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。(1)如果地面是光滑的，求解车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)求悬线对小球拉力的大小。
思路点拨：正确选取研究对象，准确作出受力分析，是解题的关键。
解法二：正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系，并将悬线对小球的拉力FT正交分解。则沿水平方向有FTsin θ＝ma竖直方向有FTcs θ－mg＝0联立解得a＝7.5 m/s2，FT＝12.5 N且加速度方向向右，故车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动。
[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
[母题变式]在上例情境下，小车与地面之间存在摩擦，且动摩擦因数μ＝0.25，依然给小车施加与典例2情况相同的外力F。求：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线与竖直线夹角的正切值。
规律方法　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。坐标系的建立原则上是任意的，但常常使加速度在某一坐标轴上，另一坐标轴上的合力为零，或在坐标轴上的力最多。
【典例3】　运动员拉车胎进行100 m赛跑训练体能。车胎的质量m＝8.5 kg，运动员拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.7。某次比赛中，一名运动员拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：(1)运动员加速所用的时间t1和达到的最大速度v；(2)运动员匀加速运动阶段对车胎的拉力F。
[答案]　(1)5 s　8 m/s　(2)59.92 N　方向沿绳与水平方向成37°
规律方法　从受力情况确定运动情况应注意的三个方面(1)方程的形式：牛顿第二定律F＝ma，体现了力是产生加速度的原因。应用时方程式的等号左右应该体现出前因后果的形式，切记不要写成F－ma＝0的形式，这样形式的方程失去了物理意义。(2)正方向的选取：通常选取加速度方向为正方向，与正方向同向的力取正值，与正方向反向的力取负值。(3)求解：F、m、a采用国际单位制单位，解题时写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论。
[跟进训练]3．(多选)某小球所受的合力与时间的关系如图所示，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定(　　)A．小球向前运动，再返回停止B．小球向前运动，再返回不会停止C．小球始终向前运动D．小球在4 s末速度为0
CD　[由题图可知，在0～1 s，小球向前做匀加速直线运动，1 s末速度最大；在1～2 s，小球以大小相等的加速度向前做匀减速直线运动，2 s末速度为零，依此类推，可知A、B错误，C、D正确。]
考点4　国际单位制1．推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系，推导出物理量的单位。2．检验计算结果各量的单位统一成国际单位，计算结果的单位和该物理量的国际单位一致时，该运算过程才可能是正确的。若所求物理量的单位不对，则结果一定错。
规律方法　(1)在进行物理运算时，最终的结果往往是一个表达式，很难判断其正误。这时，可将全部物理量的国际单位制单位代入式中，对单位进行运算，若得到的单位不是所求物理量的国际单位制单位，结果就一定是错误的。(2)值得注意的是，运用量纲检查法得到的单位正确，但结果不一定是正确的。
D　[在进行数量运算的同时，也要把单位代进去运算。带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确。也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示，计算的结果就用国际单位表示，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只要在数字后面写出正确的单位即可。在备选的四个选项中，选项A、C均错误，选项B解题过程正确，但不简洁，只有选项D运算正确，且简洁又规范。]
1．如图所示为我国出土的2000年前的王莽时期测量长度的工具，在国际单位制中长度的国际单位是(　　)A．毫米　　　B．厘米　　　C．分米　　　D．米
学习效果·随堂评估自测
D　[国际单位制中长度的单位是米，故选D。]
2．力F1作用在物体上产生的加速度a1＝3 m/s2，力F2作用在该物体上产生的加速度a2＝4 m/s2，则F1和F2同时作用在该物体上，产生的加速度a的大小不可能为(　　)A．7 m/s2 　　　B．5 m/s2　　　C．1 m/s2　　　D．8 m/s2
D　[加速度a1、a2的方向不确定，故合加速度a的范围为|a1－a2|≤a≤a1＋a2，即1 m/s2≤a≤7 m/s2，故D错误。]
3．滑翔伞是一批热爱跳伞、滑翔翼的飞行人员发明的一种飞行器。现有一滑翔伞沿直线朝斜向下方向做匀加速直线运动。若空气对滑翔伞和飞行人员的作用力为F，则此过程中F的方向可能是(　　)
A　[滑翔伞沿直线朝斜向下方向做匀加速直线运动，则F与G的合力方向与v同向，故A符合题意，B、C、D不符合题意。故选A。]
4．(新情境题：以蹦床比赛为背景，考查牛顿第二定律)蹦床是奥运会中的一个比赛项目。设某位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图所示。取g＝10 m/s2，根据F-t图像求：
(1)运动员在运动过程中的最大加速度的大小；(2)运动员双脚离开蹦床后的最大速度的大小。