新人教版高中物理必修一课件：4.3 牛顿第二定律

一个质量为4kg的物体放在一个水平面上,(1)若平面光滑,
物体受到一个12N的水平拉力.
N
分析:
12N
由F合=ma.得a=F合/m
带入数值有a=12/4=3m/s2
G
(2)若平面光滑,物体受到二个12N的拉力,它们的夹角1200. 分析:
由F合=ma.得a=F合/m
N
F合=2F*cos600=12N
二、加速度和质量的关系：
小车 钩码 位移
1 0.2kg 0.04kg 392cm
2 0.4kg 0.04kg 196cm
分析推理：
a：由公式 S=1/2 at2 得到在时间t一定时， 位移s和 加速度a成正比； S1 / S 2 = a 1/ a 2. b：由实验现象得到：小车的位移与他们的质量成
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/18
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（2）公式表示：F=kma
a：如果每个物理量都采用国际单位，k＝1； b：力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产 生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。
（3）推广：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况， 当物体受到几个力作用时，上述关系可推广为：
物体的加速度跟所受的合力成正比， 跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合 力的方向相同。即F合＝ma。
物理意义：瞬单F合时位和对关a的应系方关：1向N系关 1系kgm / s2
因果对应关系
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
F合=ma.
从牛顿第二定律的公式我们可以看出：物 体质量不变，A:合外力恒定不变时，加速 度恒定不变，物体就做匀变速直线运动； B:合外力随着时间的改变，加速度也随着 时间的改变；C:合外力为零时，加速度为 零，物体就处于静止状态或做匀速直线运 动。
四、例题分析
Байду номын сангаас
学以致用
求物体在下列情况下加速度的大小和方向：
⑤统一性：牛顿第二定律是实验定律，通过实验得出Ｆ∝ma，写成 等式为Ｆ＝kma，其中k为比例系数。为使k＝１，力、质量、加速度的单
位必须统一使用同一单位制（通常使用国际单位制）。
⑥相对性：定律中的加速度是以地面或相对于地面静止或
做匀速直线运动的物体为参考系所量度的，即定律仅在惯性系 中成立。
⑦独立性：物体受到多个力作用时，每个力都独立地产生
一个加速度，且力和加速度之间仍遵循牛顿第二定律，就好像 其他力不存在一样。
⑧局限性：牛顿第二定律只能解决物体的低速运动问题，
不能解决物体的高速运动问题，只适用于宏观物体，不适用于 微观粒子。
（４）应用牛顿第二定律解题的基本步骤 ①确定研究对象； ②分析研究对象的受力情况并画出受力图； ③建立直角坐标系，把力或加速度分解在x轴或y轴上； ④分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程； ⑤统一单位，计算数值。
确，但杆对球的弹力沿什么方向需要具体判断，建 立如图４－３－２所示的坐标系，加速度方向沿x轴
正方向，将Ｆ、Ｇ分解，在y轴方向上，Fcos30°> Ｇcos30°，在y轴方向上小球处于平衡状态，故小
球所受杆的弹力的方向垂直于杆向下。
在x轴方向：Ｆsin30°－（μFN+mgsin30°）＝ma 在y轴方向：FN+mgcos30°＝Ｆcos30°
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
只有“m”的单位取kg，“a”的单位取m/s2，
“Ｆ”的单位取Ｎ时，k=1，故选项Ｂ、Ｃ正
确。
质量为m的物体放在水平面上，当用大小为F的水平 恒力作用于物体时，产生的加速度大小为a(a≠0)；当 用大小为2F的水平恒力作用在物体上时，产生的加速 度大小为（ B C ） A.可能等于a B.可能等于2a C.可能大于2a D.可能小于2a
解得a=1.25 m/s2。
图4-3-1 图4-3-2
1
如图４-３-３所示，位于水平地面上的
质量为Ｍ的小木块，在大小为Ｆ、方向
与水平方向成α角的拉力作用下，沿地 面加速运动，若木块与地面之间的滑动
摩擦因数为μ，则木块的加速度为（ D） 图４-３-３
Ａ.Ｆ/Ｍ Ｂ.Ｆｃｏｓα/Ｍ Ｃ.(Ｆｃｏｓα－μＭｇ)/Ｍ Ｄ. [Ｆｃｏｓα－μ（Ｍｇ－Ｆｓｉｎα）]/Ｍ
1.应用牛顿第二定律求解加速度的常用方法有哪些？
常用方法有两种，分别是合成法和正交分解法。 (1)合成法（平行四边形定则） 若物体只受两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单。 注意合外力的方向就是加速度的方向，解题时只要知道合外力的方向， 就可知道加速度的方向，反之亦然，在解题时要准确作出力的平行四 边形，运用直角三角形进行求解。 (2) 正交分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法 解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上， 有：
2.因为加速度是矢量，我们能否利用分解加速度的方法 求解力？
可以，下面我们通过一个例题来说明这个问题。
如图所示，电梯与水平面夹角为３０°，当电梯加
速运动时，人对梯面的压力是其重力的６／５，则
人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？（解析：
（１）对物体（人）进行受力分析后，再正交分解；
（２）根据牛顿第二定律：合外力方向与加速度方
向相同。
（１）对人受力分析：重力mg、支持力ＦＮ、摩 擦力Ｆ（摩擦力的方向一定与接触面平行，由加速
度的方向可推知F水平向右）。
（２）建立直角坐标系：取水平向右（即F方向）
为x轴正向，此时只需分解加速度，其中ax=acos30°,
F
ay=asin30°。（如图所示）
（３）建立方程并求解：
x方向：F=macos30°
600
F合
带入数值有a=12/4=3m/s2 G
(3) 平面不光滑摩擦因数为0.1,受到两个大小为12N的拉 力,它们夹角为1200
分析:
由F合=ma.得a=F合/m
F合1=2F*cos600=12N f= uFN=0.1*40=4N F合=F合1 - f= 8N 带入数值有a=8/4=2m/s2
（２）表达式：Ｆ＝ma
（３）牛顿第二定律的“八性” ①同体性：加速度、合外力和质量是对应于同一个物体的，所以分析 问题时一定要确定好研究对象，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 ②因果性：力是产生加速度的原因，物体的加速度是力这一外因和质 量这一内因共同作用的结果。 ③矢量性：加速度与合外力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度 的方向唯一由合外力的方向决定。 ④瞬时性：物体的加速度跟它所受的合外力之间存在着瞬时对应关系， 加速度随合外力同时产生、同时变化、同时消失。
y方向：FN-mg=masin30° 所以F/（mg）=3/5。）
定律的实验条件（控制 变量法）
1、m一定时， aF
2、F一定时，
a
1 m
3、把Fma改写成，在 F , m, a取国际单位的
条件下 k 1
牛顿第二定律 内容：物体运动的加速 度与合外力成正比，与 质量成反比，且
加速度与合外力方向相 同
第四章 牛顿运动定律
3 牛顿第二定律
温故而知新
什么是物体运动状态的改变？物体运 动状态发生改变的原因是什么？
大小，方向，大小和方向
运动状态改变―速度的改变―加速度―力 Vt =V0 +at
加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间 有什么关系呢？本节课我们就来研究这个问 题。
一、加速度和力的关系：
小车 钩码 位移
1 0.2kg 0.02kg 196cm
2 0.2kg 0.04kg 392cm
分析推理：
a：由公式 S=1/2 at2 得到在时间t一定时， 位移s 和加速度a成正比； S1 / S 2 = a 1/ a 2 . b：由实验现象得到：小车的位移与他们所受的拉力 成正比 S1/S2=F1/F2.
c：推理得到结论：对质量相同的物体，物体的加速度跟 作用在物体上的力成正比，即： a1/a 2=F1/F2.
反比； S1/S2=m 2/m 1.
c：推理得到结论：对拉力相同的物体，物体的加速度 跟 物体 的质量成反比，即： a1/a 2= m2/m1.
三 、牛顿第二运动定律
（1）综合上述实验中得到的两个关系，得到下述结论： 物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的 方向跟引起这个加速度的力的方向相同。
【例1】质量为m＝１ kg的小球穿在斜杆上，球
与杆之间的动摩擦因数μ= ,用拉力Ｆ＝
２０ N竖直向上拉小球使它沿4 3 杆加速上滑， 如图４-３-１所示，求小球的加速度为多 大？（取g=１０ m/s２）
【答案】1.25 m/s2
【解析】以小球为研究对象，小球受重力Ｇ，拉力 Ｆ和滑动摩擦力Ｆ′的作用，这几个力方向较明
N
f
600
F合1
G
在探究加速度与力、质量的关系中， 我们只探究了物体质量一定时，加速度与 力的定性（正比）关系，力一定时，加速 度与质量成反比的定性关系，那么：
1.怎样进一步确定加速度与力、质量的 定量关系？
2.能否同时确定加速度与力、质量之间 的定量关系？
学点1 牛顿第二定律
（１）内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比， 加速度的方向跟作用力的方向相同。
学点2 力的单位
【例2】在牛顿第二定律的数学表达式Ｆ＝kma中，有
关比例系数k的说法，正确的是（ B C ）
A.k的数值由Ｆ、m、a的数值决定 B.k的数值由Ｆ、m、a的单位决定
C.在国际单位制中k=1 D.在任何情况下k都等于１
【解析】物理公式在确定物理量数量关系的同
时，也确定了物理量的单位，在Ｆ＝kma中，
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
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