高中物理教科版 (2019)必修 第一册第四章 牛顿运动定律3 牛顿第二定律备课课件ppt

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一、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________，加速度方向跟作用力方向________．2．表达式：F＝________，k是比例常数，F是物体所受的________．3．比例系数k的意义：F＝kma中k的数值由F、m、a三个物理量的单位共同决定，若三量都取国际单位，则k＝1，所以牛顿第二运动定律的表达式可写成F＝________．4．力的单位：________，符号是N.5．1 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＝________．
二、牛顿第二定律的初步应用1．在实际中物体往往同时受到几个力的作用，此时，牛顿第二定律中的“作用力”指的是_______，牛顿第二定律可以表达成_______．2．如果作用在物体上的各个分力在同一平面内，在此平面内建立直角坐标系，分别求得各分力在x、y方向的合力Fx合、Fy合，则牛顿第二定律可写成：________，________．
[导学1]　加速度与力、质量的关系物体受力一定时，质量大的加速度小．质量一定时，受力越大，加速度越大．
探究点一　对牛顿第二定律的理解【导学探究】仔细观察下列图片，分析下列问题
(1)通过上一节的实验，我们知道物体的加速度与物体受到的合力成正比，与物体的质量成反比．那么如何用数学式子来表示这个结论？(2)上式为牛顿第二定律的表达式，我们知道质量的单位是kg，加速度的单位是m/s2，根据上述表达式如何确定力的单位？
【归纳总结】1.表达式F＝ma的理解：(1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位．(2)F的含义：指的是物体所受的合力．2．牛顿第二定律的五大特征
素养训练1　(多选)关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是(　　)A．加速度和力是瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失的B．物体只有受到力的作用时，才有加速度，才有速度C．任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同D．当物体受到几个力的作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时产生的各个加速度的矢量和
解析：根据牛顿第二定律的瞬时性，选项A正确；物体只有受到力的作用时，才有加速度，但速度有无与物体是否受力无关，选项B错误；任何情况下，加速度的方向总与合外力方向相同，但与速度的方向没关系，选项C错误；根据牛顿第二定律的独立性，选项D正确．
探究点二　牛顿第二定律的初步应用【导学探究】仔细观察下列图片，分析下列问题(1)马拉雪橇的力沿什么方向？(2)雪橇在水平地面上做变速运动，雪橇受到的合力沿什么方向？(3)怎么求雪橇受到的合力？(4)如何求雪橇的加速度？
提示：(1)马拉雪橇的力斜向上．(2)雪橇受到的合力沿水平方向．(3)因为雪橇受重力、压力、支持力、拉力、摩擦力，受到三个以上的力的作用，所以用正交分解法求合力比较方便．(4)根据牛顿第二定律求解．
【归纳总结】1.应用牛顿第二定律解题的步骤
【典例示范】题型1　合成法在牛顿第二定律解题中的应用例2 如图，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1＝150 N、F2＝200 N的力推质量为50 kg的沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面，沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.4.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．沙发的加速度大小为1 m/s2B．沙发将沿着F1的方向移动C．沙发不会被推动D．由于F1小于最大静摩擦力，因此沙发将沿着F2的方向移动
题型2　正交分解法在牛顿第二定律解题中的应用例3 如图所示，一物体沿倾角为α的斜面下滑时，恰好做匀速运动，若物体以某一初速度冲上斜面，则上滑时物体加速度为(　　)A．g sin α B．g tan αC．2g sin α D．2g tan α
素养训练3　如图所示，沿水平方向做匀加速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向θ＝37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)，求：(1)车厢运动的加速度；(2)悬线对小球的拉力大小．
探究点三　瞬时加速度问题1．两类模型物体的加速度与合力存在瞬时对应关系，所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，解决此类问题时，要注意两类模型的特点：(1)细线(接触面)：形变量极小，可以认为不需要形变恢复时间，在瞬时问题中，弹力能瞬时变化．(2)弹簧(橡皮绳)：形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，认为弹力不变．
2．抓住“两关键”、遵循“四步骤”(1)分析瞬时加速度的“两个关键”：①明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点；②分析瞬时前、后的受力情况和运动状态．(2)“四个步骤”：第一步：分析原来物体的受力情况．第二步：分析物体在突变时的受力情况．第三步：由牛顿第二定律列方程．第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性．
【典例示范】例4 如图所示，质量分别为m和2m的A和B两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂A球的细线剪断，此时A和B两球的瞬时加速度aA、aB的大小分别是(　　)A．aA＝0，aB＝0 B．aA＝g，aB＝gC．aA＝3g，aB＝g D．aA＝3g，aB＝0
解析：分析B球原来受力如图甲所示，F′＝2mg剪断细线后弹簧形变不会瞬间恢复，故B球受力不变，aB＝0.分析A球原来受力如图乙所示，T＝F＋mg，F′＝F，故T＝3mg.剪断细线，T变为0，F大小不变，A球受力如图丙所示，由牛顿第二定律得：F＋mg＝maA，解得aA＝3g.故本题选D.
[拓展迁移1]　在[例4]情境中，如果将悬挂B球的弹簧剪断，此时A和B两球的瞬时加速度aA、aB的大小分别是(　　)A．aA＝0，aB＝0 B．aA＝0，aB＝gC．aA＝3g，aB＝g D．aA＝3g，aB＝0
解析：剪断弹簧前，分析B球原来受力，得弹簧拉力F′＝2mg，剪断弹簧瞬间，弹簧弹力变为0，故B球只受重力，aB＝g；分析A球原来受力，T＝F＋mg，F′＝F，故T＝3mg.剪断弹簧瞬间，T发生突变，变为大小等于mg，故aA＝0.故本题选B.
[拓展迁移2]　在[例4]情境中，若将弹簧和细线的位置颠倒，如图所示．两球均处于静止状态．如果将悬挂B球的细线剪断，此时A和B两球的瞬时加速度aA、aB的大小分别是(　　)A．aA＝0，aB＝0 B．aA＝0，aB＝gC．aA＝2g，aB＝g D．aA＝3g，aB＝0
解析：剪断细线前，分析B球原来受力，得细线拉力T＝2mg，剪断细线瞬间，细线弹力变为0，故B球只受重力，aB＝g；分析A球原来受力，F＝T′＋mg，T′＝T，故弹簧拉力F＝3mg.剪断细线瞬间，弹簧弹力不突变，A球受力如图所示，由牛顿第二定律得：F－mg＝maA，故aA＝2g.故本题选C.
1.在牛顿第二定律公式F＝kma中，比例系数k的数值(　　)A．在任何情况下都等于1B．是由质量m、加速度a和力F三者的大小所决定的C．与质量m、初速度a和力F三者的单位无关D．在国际单位制中一定等于1
解析：在牛顿第二定律表达式F＝kma中，只有质量m、加速度a和力F的单位是国际单位制时，比例系数k才为1，故D正确，A、B、C错误．
2．在行车过程中，遇到紧急刹车，乘客可能受到伤害．为此人们设计了如图所示的安全带以尽可能地减轻猛烈碰撞．假设某次急刹车时，由于安全带的作用，使质量70 kg的乘客的加速度大小约为6 m/s2，此时安全带对乘客的作用力最接近(　　)A．100 N B．400 NC．800 N D．1 000 N
解析：根据牛顿第二定律得：作用力F＝ma＝70×6 N＝420 N，所以安全带对乘客的作用力最接近400 N，故选项B正确．
5．如图所示，手拉着小车静止在倾角为30°的光滑斜坡上，已知小车的质量为2.6 kg，g＝9.8 m/s2，求：(1)绳子对小车的拉力；(2)斜面对小车的支持力；(3)如果绳子突然断开，求小车的加速度大小．