教科版物理必修1课件牛顿第二定律

(2)基本量：被选定的利用物理量之间的关系推导出其他物 理量的 单位 ．
(3)基本单位：根据物理量运算中的需要而选定的几个 基本物理量 的单位．
(4)导出单位：根据物理公式中其他物理量和基本物理量的
关系，推导出的其他物理量的单位．导出物理量的单位由
基本物理量的单位
决定．
知识点四
单位制和国际单位制
(1)单位制：基本 单位和导出 单位一起组成了单位制．单位
(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．
解答本题时可按以下思路进行分析： 选木块为 对木块进行 沿加速度方向 根据牛顿第二 研究对象 ⇨ 受力分析 ⇨ 建立坐标系 ⇨ 定律列方程
【解析】 (1)以木块为研究对象，因木块受到三个力的作 用，故采用正交分解法求解，建立坐标系时，以加速度的方向 为x轴的正方向．木块上滑时其受力分析如图甲所示，根据题 意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直于斜面 方向正交分解．根据牛顿第二定律有
考点三
求瞬时加速度
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．
这些模型的共同点是：都是质量可忽略的理想化模型，都 会发生形变而产生弹力，同一时刻其内部弹力处处相等且与运 动状态无关．这些模型的不同点是：
解析：其中的一个力逐渐减小到零的过程中，物体受到的 合力逐渐增大，则其加速度逐渐增大，速度时间图像中图线的 斜率表示加速度，所以在力逐渐减小到零的过程中，图线的斜 率的绝对值逐渐增大，当这个力又从零恢复到原来大小时，合 力逐渐减小，加速度逐渐减小，图线斜率的绝对值逐渐减小， 只有D符合题意．
考点二 正交分解法在牛顿第二定律解题中的应用)
考点一
牛顿第二定律的理解
牛顿第二定律揭示了加速度与力及质量的关系，着重解决 了加速度的大小、方向和决定因素等问题．对于牛顿第二定 律，应从以下几方面加深理解：
同体性 因果性
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 只要物体所受合力不为0(无论合力 多么小)，物体就会获得加速度， 即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 因共同的结果
第三章
牛顿运动定律
第三节 牛顿第二定律
要点整合夯基础 课堂达标练经典
课堂讲练破重难 课时作业
知识点一 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F＝ ma .
根据你的生活经验，思考下列现象的原因： (1)神舟飞船返回地面时为什么要打开降落伞？ (2)赛车开出起跑线的瞬间为什么速度变化很快？
我们知道秦始皇统一中国后的伟大贡献之一就是统一了度 量衡，试结合你所了解的知识解释单位统一的意义何在？
提示：如果单位不统一，或者说不同的地方对单位有不同 的规定，那对于我们研究问题很不方便，以长度为例：欧洲曾 以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺．在英 国，1掌尺＝7.62 cm；在荷兰，1掌尺＝10 cm；英尺是8世纪英 王的脚长，1英尺＝0.304 8 m．10世纪时英王埃德加把自己大 拇指关节间的距离定为1英寸，1英寸＝2.54 cm.所以，为了便 于交流合作，有必要对单位进行统一．
【答案】 (1)g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下 (2)g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下
总结提能 1.当物体只受两个力的作用产生加速度时，一般 采用平行四边形定则求合力，合力方向就是加速度的方向．
2．当物体受到两个以上的力作用产生加速度时，一般采 用正交分解法求解，建立坐标系的原则是让尽可能多的矢量落 在坐标轴上．因此，根据具体情况可以分解力，也可以分解加 速度．在分解力时，往往使加速度在某一坐标轴上，另一坐标 轴上的合力为零．
加速度a是相对于地面的(或相对于 相对性 地面静止和匀速运动的物体)，即
相对于惯性参考系的，牛顿第二定 律仅适用于惯性参考系 牛顿第二定律中只能解决物体的低 速运动问题，不能解决物体的高速 局限性 运动问题，只适用于宏观物体，不 适用于微观粒子
【例1】 (多选)下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其
它所受的合力而求出
解答本题时应把握以下两点： (1)物体的加速度决定于物体所受的合力和物体的质量． (2)物体的质量决定于物体本身．
【解析】 牛顿第二定律的表达式F＝ma表明了各物理量 之间的数量关系，即已知两个量，可以求第三个量；物体的质
量由物体本身决定，与受力无关；物体所受的合力，是由和它
相互作用的物体共同产生的，与物体的质量和加速度无关；而
正交分解法是把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上 的方法，是一种常用的矢量运算方法．其实质是将复杂的矢量 运算转化为简单的代数运算，从而简捷方便地解题，是解牛顿 第二定律问题的基本方法．物体在受到三个或三个以上的力的 作用时，一般都用正交分解法．
表示方法FFxy＝＝FFyx11＋＋FFyx22＋＋FFyx33＋＋……＝＝mmaayx 为减少矢量的分解，在建立正交坐标系时，应使尽可能多 的矢量落在两个坐标轴上，因此，确定x轴正方向有两种方 法．
提示：(1)神舟飞船打开降落伞可以增大下落时的制动力， 从而减小落地时与地面的撞击力．
(2)赛车启动的瞬间发动机都开足了马力，使赛车获得了较 大的加速度，因此速度变化很快．
知识点二 力的单位 (1)1 N的含义：当物体的质量是 1kg ，在某力的作用下 它获得的加速度是 1m/s2 时，那么这个力就是1牛顿，用符号 N表示．
mgsinθ＋Ff＝ma，FN－mgcosθ＝0 又Ff＝μFN 联立解得a＝g(sinθ＋μcosθ)，方向沿斜面向下．
(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块的 加速度方向沿斜面向下．根据牛顿第二定律有
mgsinθ－Ff′＝ma′，FN′－mgcosθ＝0， 又Ff′＝μFN′ 联立解得a′＝g(sinθ－μcosθ)，方向沿斜面向下．
雅典奥运会时中国飞人——刘翔在决赛时，将自己身上一 切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋．这样 做的科学道理在哪里？
提示：因为物体质量越小，运动状态越容易改变，也就是 说在力相同的情况下，物体获得的加速度就越大．
知识点三 基本量、基本单位和导出单位
(1)物理学的 关系式 在确定了物理量之间的关系的同 时，也确定了物理量的 单位 间的关系．
(1)分解力而不分解加速度：通常以加速度的方向为x轴的 正方向，建立正交坐标系，将物体所受的各个力分解到x轴和y 轴上，分别得x轴和y轴上的合力Fx和Fy，根据力的独立作用原 理列方程组FFxy＝＝0m. a，
(2)分解加速度而不分解力：若物体受几个相互垂直的力的 作用，应用牛顿定律求解时，如果仍分解力就比较烦琐，所以 在建立正交坐标系时，可根据物体的受力情况，以某个力的方 向为x轴的正方向，使尽可能多的力落在坐标轴上而分解加速 度a，得ax和ay，根据牛顿第二定律列方程组FFyx＝＝mmaayx.，
温馨提示：正交分解建立坐标系的原则： (1)一般情况：以加速度的方向为一个坐标轴的正方向，垂 直于加速度的方向为另一坐标轴的方向． (2)特殊情况：所有力都在两个互相垂直的方向上，而加速 度不在这两个方向上，建立坐标系时应使各个力都在坐标轴 上，即分解加速度而不分解力．
【例2】 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，如图所示．
模型
特点
只能产生拉力，且方向一定沿着绳子背离受
力物体，不能承受压力；认为绳子不可伸
轻绳 长，即无论绳子所受拉力多大，长度不变(只
要不被拉断)；绳子的弹力可以发生突变—— 瞬时产生，瞬时改变，瞬时消失
既能承受拉力，又可承受压力，施力或受力
轻杆 方向不一定沿着杆的轴向；认为杆既不可伸
长，也不可缩短，杆的弹力也可以发生突变
(2)比例系数k的含义：根据F＝kma知，k＝mFa，因此k在数 值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小．k的 大小由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位时k的 数值不一样，在国际单位制中，k＝ 1 .由此可知，在应用 公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为 国际 单 位制中相应的单位．
统一性 独立性
牛顿第二定律是实验定律，通过实验得出 F∝ma，写成等式F＝kma，其中k为比例 系数．若使k＝1，那么就有F＝ma.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) 作用于物体上的每一个力各自产生的加速 度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加 速度则是每个力产生的加速度的矢量和， 分力和加速度在各个方向上的分量关系也 遵从牛顿第二定律，即：Fx＝max，Fy＝ may
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FN和扶梯对人的摩擦力Ff.
答案：FN＝mg＋masinθ，Ff＝macosθ
解析：方法1：人受力如图甲所示，建立图示的坐标系，根 据牛顿第二定律得：
x方向：FNsinθ＋Ffcosθ－mgsinθ＝ma ① y方向：FNcosθ－mgcosθ－Ffsinθ＝0 ② 由①②得：FN＝mg＋masinθ，Ff＝macosθ 方法2：如图乙建立直角坐标系，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a2＝acosθ， y轴方向的加速度分量a1＝asinθ. 根据牛顿第二定律知：x轴方向：Ff＝ma2＝macosθ， y轴方向：FN－mg＝ma1＝masinθ，FN＝mg＋masinθ.
由a＝
F m
可知，物体的加速度与所受合外力成正比，与其质量成
反比．综上分析知，选项A、B错误，C、D正确．
总结提能
a＝
F m
是加速度的决定式，故a与F成正比，与m
成反比，由其变形公式m＝Fa 可以求解物体的质量，但不能认为
m与F成正比，与a成反比．
一物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中某 个力的大小逐渐减小到零，然后又逐渐从零恢复到原来大小， 在上述过程中，此力的方向一直保持不变，那么如图所示的v －t图像中，可能符合此过程中物体运动情况的是( D )
制实际上就是单位的规定．
(2)国际单位制：采用不同的物理量作为基本量，或者采用 相同的基本量，若采用的基本单位不同， 导出 单位也就不同，
从而产生不同的单位制．为此国际计量大会制定了一种国际通 用的，包括一切 计量领域的单位制，叫国际单位制(SI)．
(3)在力学范围内，国际单位制中的基本量为： 长度、质量、时间 ，相应的基本单位为 米、千克、秒 ．
瞬时性
牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规 律．物体在某一时刻加速度的大小和方向 是由该物体在这一时刻所受到的合外力的 大小和方向决定的．当物体所受到的合外 力发生变化时，它的加速度随即也要发生 变化，F＝ma对运动过程的每一瞬时都成 立．加速度与力是同一时刻的对应量，即 同时产生(虽有因果关系，但却不分先 后)、同时变化、同时消失
变形公式的理解，正确的是( CD )
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A．由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正
比，与物体的加速度成反比
B．由m＝
F a
可知，物体的质量与其所受的合力成正比，与
其运动的加速度成反比
C．由a＝
F m
可知，物体的加速度与其所受的合力成正比，
与其质量成反比
D．由m＝
F a
可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和
F＝ma是矢量式，加速度与合外力 都是矢量．物体的加速度的方向由 它所受的合外力的方向决定，且总 与合外力的方向相同(同向性)，而 矢量性 物体的速度方向与合外力的方向之 间则没有这种关系．应用时应规定 正方向，凡是与正方向相同的力和 加速度取正值，反之取负值，在一 般情况下取加速度的方向为正方向