第3节 牛顿第二定律(教师版)-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义(人教2019必修第一册 )
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知识精讲
第3节 牛顿第二定律
课程标准 课标解读
1.能准确表述牛顿第二定律,并理解牛
顿第二定律的概念及含义。
2.知道国际单位制中力的单位是怎样定
义的。
3.能运用牛顿第二定律解释生产、生活
中的有关现象,解决有关问题。
4.初步体会牛顿第二定律在认识自然过
程中的有效性和价值。
1、通过分析探究实验的数据,能够得出牛顿第二定律
的数学表达式,并准确表达牛顿第二定律的内容,培
养学生分析数据、从数据获取规律的能力。
2、能根据 1N 的定义,理解牛顿第二定律的数学表达
式是如何从 F=kma 变成 F=ma 的,体会单位的产生过
程。
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,理解牛顿第二定律是连接运动与力之
间关系的桥梁。
4、会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单
问题,体会物理的实用价值,培养学生关注生活、关
注实际的态度。
知识点 01 牛顿第二定律的表达式
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比。加速度的方向跟作用力的方
向相同。2.表达式为 F=kma。
知识点 02 力的单位
1.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为 N.
2.“牛顿”的定义:使质量为 1 kg 的物体产生 1 m/s2的加速度的力叫做 1 N,即 1 N=1_kg·m/s 2
.
由1N=1m/s2 可得 F = ma
知识点 03 对牛顿第二定律的理解
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:
F
是合力时,加速度
a
指的是合加速度,即物体的加速度;
F
是某个力时,加速度
a
是该力
产生的加速度.
2.牛顿第二定律的六个特性
性质 理解
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
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
瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失
同体性
F
=
ma
中,
m
、
a
都是对同一物体而言的
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
相对性 物体的加速度是相对于惯性参考系而言的,即牛顿第二定律只适用于惯性
参考系
3.合力、加速度、速度之间的决定关系
(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不为零,物体都有加速度。
(2)a=是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝。
(3)合力与速度同向时,物体加速运动;合力与速度反向时,物体减速运动。
【即学即练 1】(多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是( )
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外力的方向一致
D.当合外力停止作用时,加速度随之消失
【答案】CD
【解析】虽然
F
=
ma
,但
m
与
a
无关,因
a
是由
m
和
F
共同决定的,即
a
∝,且
a
与
F
同时产生、同时消失、
同时存在、同时改变;
a
与
F
的方向永远相同.综上所述,A、B 错误,C、D 正确.
【即学即练 2】如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力
的方向沿图中的( )
A.OA 方向 B.OB 方向
C.OC 方向 D.OD 方向
【答案】D
【解析】选D 据题意可知,小车向右做匀加速直线运动,由于球固定在杆上,而杆固定在小车上,则三
者属于同一整体,根据整体法和隔离法的关系分析可知,球和小车的加速度相同,所以球的加速度也向
右,即沿 OD 方向,故选项 D正确。
知识点 04 牛顿第二定律的简单应用
1.解题步骤
(1)确定研究对象.
(2)进行受力分析和运动情况分析,作出受力和运动的示意图.
(3)求合力
F
或加速度
a
.
(4)根据
F
=
ma
列方程求解.
2.解题方法
(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,加速度的方向即物体
所受合力的方向.
(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外力.
① 建立坐标系时,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.
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.
【即学即练 3】如图所示,质量为 m的木块以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动,
木块与斜面间的动摩擦因数为 μ,重力加速度为 g.
(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向;
(2)若此木块滑到最大高度后,能沿斜面下滑,求下滑时木块的加速度的大小和方向.
【答案】(1)
g
(sin
θ
+
μ
cos
θ
),方向沿斜面向下
(2)
g
(sin
θ
-
μ
cos
θ
),方向沿斜面向下
【解析】(1)以木块为研究对象,木块上滑时对其受力分析,如图甲所示
根据牛顿第二定律有
mg
sin
θ
+
F
f=
ma
,
F
N-
mg
cos
θ
=0
又
F
f=
μF
N
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