1、第2节 牛顿第二定律高中物理必修1 第四章牛顿运动定律任务1：初步体会a与F、m关系任务2：牛顿第二定律的理解任务3：用牛顿第二定律解决简单问题学习目标高中物理必修1 第四章牛顿运动定律问题情景:播放短视频“F1赛车”如图所示为截图，F1赛车车手要想赢得比赛，除了赛车手的技术高超外，赛车本身也是赢得比赛的关键赛车设计师怎样设计才能使赛车达到要求呢?任务1：初步体会a与F、m关系问题1.在探究加速度与力、质量的关系的实验中，如果考虑到实验有一定误差，实验能够得到怎样的结论?2.观看F1赛车启动视频，你认为F1赛车的什么性能最重要?3.要想使F1赛车启动获得较大的加速度，我们该如何设计汽车?为什么
2、?高中物理必修1 第四章牛顿运动定律问题提示素养目标1.在探究加速度与力、质量的关系的实验中，如果考虑到实验有一定误差，实验能够得到怎样的结论?加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比归纳得出物体的加速度跟它的质量及所受作用力之间的关系(科学探究)2.观看F1赛车启动视频，你认为F1赛车的什么性能最重要?加速性能能应用牛顿第二定律分析简单的动力学问题(科学思维)3.要想使F1赛车启动获得较大的加速度，我们该如何设计汽车?为什么?减小车的质量，增加发动机的功率高中物理必修1 第四章牛顿运动定律任务2：牛顿第二定律的理解问题情景：如图4所示的实验装置简化为示意图图5问题1.如图5所示，小车受到几个
3、力的作用?此时F=kma中的F是什么含义?2.如图6所示，用一个力推物体，物体却没有产生加速度，为什么?要使物体产生加速度应该满足什么条件?3.F=kma仅仅是数量关系式吗?还有什么关系?如何表述?4.如果小车所受的合外力发生变化，加速度的变化是瞬间发生的吗?这说明F=kma是什么关系?5.F=kma这个式子中，是加速度决定了力，还是力决定了加速度?这个关系式能否更加简洁一些呢?6.使用F=ma这个关系式时，对各物理量的单位有什么要求?除了1N的力约为1kg物体重力的十分之一外，我们现在对它还有怎样的认识?高中物理必修1 第四章牛顿运动定律问题提示素养目标1.如图5所示，小车受到几个力的作用?
4、此时F=kma中的F是什么含义?重力、支持力、拉力、摩擦力F是合外力理解公式中的F是物体所受到的合力(物理观念)2.如图6所示，用一个力推物体，物体却没有产生加速度，为什么?要使物体产生加速度应该满足什么条件?合外力仍为0要产生加速度，合外力不为0才可以3.F=kma仅仅是数量关系式吗?还有什么关系?如何表述?还有单位的换算关系4.如果小车所受的合外力发生变化，加速度的变化是瞬间发生的吗?这说明F=kma是什么关系?是，瞬时对应关系理解牛顿第二定律的因果性、矢量性、瞬时性(物理观念)5.F=kma这个式子中，是加速度决定了力，还是力决定了加速度?这个关系式能否更加简洁一些呢?有力才有加速度，各
5、量都取国际单位制时，k=1知道牛顿第二定律的内容和数学表达式，知道采用国际单位制时k=1知道力的国际单位是牛顿(N)，理解1N的物理意义(物理观念)6.使用F=ma这个关系式时，对各物理量的单位有什么要求?除了1N的力约为1kg物体重力的十分之一外，我们现在对它还有怎样的认识?高中物理必修1 第四章牛顿运动定律任务3：用牛顿第二定律解决简单问题问题情景:(1)如图7，中国航天员在太空(可相当于不受重力)中测量人体质量的短视频(2)如图8，汽车在平直的路面上试车问题1.太空中常用的质量秤量工具都无法工作，怎样才能测量航天员的质量?2.为什么测量质量时航天员需要运动一段距离?为什么航天员需要抱紧金
6、属杆?3.如图8，某质量为1100kg的汽车在平直的路面上试车，当达到100km/h的速度时取消动力，经过70s停了下来汽车受到的阻力是多少?重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少?假定试车过程中汽车受到的阻力不变高中物理必修1 第四章牛顿运动定律问题提示素养目标1.太空中常用的质量秤量工具都无法工作，怎样才能测量航天员的质量?应用牛顿第二定律分析、解决简单的动力学问题(科学思维)通过应用牛顿第二定律在太空测质量，让学生深切感受到科学的魅力，激发学生学习物理的兴趣(科学态度与责任)2.为什么测量质量时航天员需要运动一段距离?为什么航天员需要抱紧金属杆?便于测定加速度航天员处于完全
7、失重状态3.如图8，某质量为1100kg的汽车在平直的路面上试车，当达到100km/h的速度时取消动力，经过70s停了下来汽车受到的阻力是多少?重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少?假定试车过程中汽车受到的阻力不变阻力为436.9NA=1.42m/s2掌握应用牛顿第二定律解决简单动力学问题的基本思路和方法(科学思维)高中物理必修1 第四章牛顿运动定律知识拓展一 牛顿第二定律的六大特性1.因果性。力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的唯一量度，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。2.矢量性。加速度和合力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度的方向由合力的方向唯
8、一决定。3.瞬时性。物体的加速度跟它所受的合力之间存在着瞬时对应关系，加速度与合力同时产生、变化和消失。4.同体性。加速度a、合力F、质量m必须对应同一物体。5.独立性。物体受到多个力的作用时，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。6.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。高中物理必修1 第四章牛顿运动定律二 牛顿第一、第二定律的区别与联系牛顿第一定律牛顿第二定律要点物体不受外力时，物体将保持原来的运动状态力是改变物体运动状态的原因物体加速度和力的关系物体加速度和质量的
9、大小关系区别与联系牛顿第二定律是对第一定律的“力迫使物体改变运动状态”这个要点的量化和补充牛顿第一定律定性说明了物体本身具有的属性，牛顿第二定律则说明了力、质量、加速度三个物理量的定量关系高中物理必修1 第四章牛顿运动定律三 力和运动的关系1.力和运动的关系2.力的独立作用原理几个力同时作用于一质点时，质点的加速度等于这些力分别作用于此质点时所得加速度的矢量和。任何一个力产生的加速度与其他力的作用无关，如图所示，F1产生的加速度为a1，a1与F2无关，但F1方向的合加速度与F2在F1方向是否有分力有关。合力是每个力分别作用的叠加，合加速度也是各力对应的分加速度的矢量和。3.示例分析如图所示，一
10、小球从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。小球由下落到第一次运动到最低点的过程中加速度、速度的变化特点是：高中物理必修1 第四章牛顿运动定律运动过程加速度特点速度特点接触弹簧前a=gv=gt压缩弹簧，弹力Fmg时a减小，方向向下a、v同向，v增大F=mg时a=0v最大由F=mg至最低点过程a增大，方向向上a、v反向，v减小到最低点时a最大，方向向上v=0高中物理必修1 第四章牛顿运动定律四牛顿第二定律瞬时性应用的两种“模型”1.加速度与合力存在瞬时对应关系分析物体的瞬时加速度，关键是明确瞬时变化前后的受力情况，此类问题应关注以下两种基本模型。“绳”或“线”类“弹簧”或“橡皮筋”类
11、受力特点只能承受拉力，不能承受压力弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮筋只能承受拉力，不能承受压力力的突变无论受力多大（在它的限度内），绳和线的长度可以认为不变，但绳和线的张力可以发生突变由于弹簧和橡皮筋受力时，其形变明显，恢复形变需要时间，所以弹簧和橡皮筋的弹力不会突变相同点细绳、线、弹簧和橡皮筋的质量和重力均可忽略不计，其两端点及中间各点的弹力大小都相等高中物理必修1 第四章牛顿运动定律高中物理必修1 第四章牛顿运动定律常考题型题组一 运动和力的关系题1多选放在光滑水平面上的物体，在水平方向两个平衡力作用下处两个力大小相等于静止，其中一个力逐渐减小到0后又逐渐恢复到原值，则该物体（）A.速
12、度先增大，后减小B.速度一直增大到某个定值C.加速度先增大，后减小到零D.加速度一直增大到某个定值BC【解析】当其中一个力，如F1逐渐减小到零的过程中，这个物体所受的合外力将从零逐渐增大，直至增大到等于力F2（实际上F1=F2），方向与F2相同，物体将从静止开始做变加速直线运动，a=F/m。因为F合，a，方向与v相同，所以v。当F1减小到零时加速度达到最大。当F1由零逐渐增大至恢复原值的过程中，F合，a，当F1恢复至原来的值时，F合=0，a=0，但F合的方向始终与v的方向一致，故整个过程中速度v将一直增大到某个定值。高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题22019西安中学期末多选如图4-3-2所
13、示，在光滑斜面上，有一轻质弹簧的一端固定在斜面上，有一物体A沿着斜面下滑，当物体A刚接触弹簧的一瞬间到弹簧压缩到最低点的过程中，下列说法中正确的是（）A.物体的加速度将逐渐增大B.物体的加速度将先减小后增大C.物体的速度将逐渐减小D.物体的速度将先增大后减小BD高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题3如图所示，质量为2 kg的物体，置于光滑水平平面上，用16 N的力与水平面成30角斜向下或斜向上作用在这个物体上，求两种情况下物体的加速度大小之比为。1：1题4示，质量为2 kg的木块沿水平面向左运动，同时受到大小为10 N、方向向右的力F的作用。已知地面与木块间的动摩擦因数为0.1，g取10 N/
14、kg，则木块加速度的大小和方向为（）A题组二牛顿第二定律的基本应用【解析】两种情况受力分析如图，物体所受合力均沿水平方向，大小为Fcos 30，故加速度大小相同，比值为11。高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题5 一个质量为20 kg的物体，从斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面与水平面间的夹角为37（g取10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8）。（1）求物体沿斜面下滑过程中的加速度。（2）给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑的加速度。（1）4.4 m/s2，方向沿斜面向下（2）7.6 m/s2，方向沿斜面向下高中物理必修1 第四章牛顿运动
15、定律题6 如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向=37角。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，cos 37=0.8）求：（1）车厢运动的加速度；（2）悬线对小球的拉力大小。题72019四川攀枝花期末如图所示，质量m=4 kg的木块放在水平地面上，在F=18 N的水平恒力作用下运动，加速度大小a=2 m/s2。重力加速度g取10 m/s2，则该木块与水平地面间的动摩擦因数为（）A.0.2B.0.25C.0.35D.0.45题组三牛顿第二定律与受力分析B高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题8 如图所示，质量为4 k
16、g的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20 N、方向与水平方向成37角、斜向上的拉力F的作用时，沿水平面做匀加速直线运动，求物体加速度的大小。（sin 37=0.6，cos 37=0.8，g取10 m/s2）题9 如图所示，质量为m的物块在倾角为的粗糙斜面上匀加速下滑。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，则物块的加速度大小将（）A.变大B.变小C.不变D.以上情况都有可能A高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题10题11 2019南昌十中期末如图为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37，重物与货厢地板之间的动摩擦因数为0.30。当载重货厢沿索
17、道向上加速运动时，重物与货厢仍然保持相对静止状态，重物对货厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍，sin 37=0.6，cos 37=0.8，那么这时重物对货厢地板的摩擦力大小为（）A.0.35mgB.0.30mgC.0.23mg D.0.20mgAD高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题12 多选如图所示，在动摩擦因数=0.2的水平面上有一个质量m=1 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成=45角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间（g取10 m/s2），下列说法中正确的是（）A.弹簧的弹力不变B.小球立即向左运动，且a=8 m
18、/s2C.小球立即向左运动，且a=10 m/s2D.若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a=10 m/s2题13题组四 瞬时加速度的求解ABC高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题14 2015全国卷多选在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为2/3a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为（）A.8B.10C.15 D.18题15如图所示，在光滑水平面上，放置着A、B两个物体
19、。A、B紧靠在一起，其质量分别为mA=3 kg，mB=6 kg，推力FA作用于A上，拉力FB作用于B上，FA、FB大小均随时间而变化，其规律为FA=（12-2t）N，FB=（6+2t）N。问从t=0开始，到A、B相互脱离为止，A、B的共同位移是多少？题组五 整体法与隔离法处理连接体问题BC9m高中物理必修1 第四章牛顿运动定律题16 2018长沙雅礼中学期末如图所示，一根轻弹簧竖直立在水平面上，下端固定。在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O，将弹簧压缩。当弹簧被压缩了x0时，物块的速度减小到零。从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中，物块加速度大小a随下降位移大小x变化的图像，可能是图中的（）题17于粗糙水平面上的物体，受到方向恒定的水平拉力F的作用，拉力F的大小随时间变化如图甲所示。在拉力F从0逐渐增大的过程中，物体的加速度随时间变化如图乙所示，g取10 m/s2。则下列说法中错误的是（）A.物体与水平面间的摩擦力先增大后减小至某一值并保持不变B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1C.物体的质量为6 kgD.4 s末物体的速度为4 m/s题组六 牛顿第二定律中的图象问题D甲 乙C高中物理必修1 第四章牛顿运动定律谢谢！