1、3牛顿第二定律学习目标1.通过上节实验，能得出并准确描述牛顿第二定律(重点)2.理解力的单位的由来，理解关系式Fkma是如何变成Fma的(重点)3.能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和力学的桥梁(重点)4.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题初步体会牛顿第二定律在认识自然规律过程中的有效性和价值(重点、难点)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(1)比例式：Fkma，式中k是比例系数，F是物体所受的合外力(2)国际单位制中：Fma.二、力的单位1力的国际单位：
2、牛顿，简称牛，符号为N.21 N的定义：使质量为1 kg的物体产生1_m/s2的加速度的力叫1 N，即1 N1 kgm/s2.3比例系数的意义(1)在Fkma中，k的选取有一定的任意性(2)在国际单位制中k1，牛顿第二定律的表达式为Fma，式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)由牛顿第二定律知，合外力大的物体的加速度一定大()(2)物体的加速度大，说明它的质量一定小()(3)任何情况下，物体的加速度方向一定与它的合力方向相同()(4)比例式Fkma中的k一定为1.()(5)两单位N/kg和m/s2是等价的()2(多选)关于牛顿第二定律，
3、下列说法中正确的是()A牛顿第二定律的表达式Fma说明F与a成正比B某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关C在公式Fma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致BC牛顿第二定律说明a与F成正比，不能说F与a成正比，这样违背了F与a的因果关系，A错误；Fma具有同时性，B正确；如果Fma中F是合力，则a为合力产生的加速度，即各分力产生的加速度的矢量和，C正确；如果物体做减速运动，则v与F反向，D错误对牛顿第二定律的理解1对牛顿第二定律的理解(1)公式Fma中，若F是合力，加速度a为物体的
4、实际加速度；若F是某一个力，加速度a为该力产生的加速度(2)a是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素(3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制时，才有公式Fkma中k1，即Fma.2牛顿第二定律的六个性质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Fma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Fma中F、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
5、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.力与运动的关系【例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AD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
6、错误；根据牛顿第二定律的独立性，选项D正确理解牛顿第二定律的三个误区(1)认为先有力，后有加速度：物体的加速度和合外力是同时产生的，不分先后，但有因果性，力是产生加速度的原因，没有力就没有加速度(2)认为质量与力成正比，与加速度成反比：不能根据m得出mF、m的结论，物体的质量m是由自身决定的，与物体所受的合外力和运动的加速度无关(3)认为作用力与m和a都成正比：不能由Fma得出Fm、Fa的结论，物体所受合外力的大小是由物体的受力情况决定的，与物体的质量和加速度无关1在牛顿第二定律公式Fkma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、
7、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1D在牛顿第二定律的表达式Fkma中，只有质量m、加速度a和力F的单位是国际单位制单位时，比例系数k才为1，故D正确，A、B、C错误2如图所示，在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间，则()A物体同时具有加速度和速度B物体立即获得加速度，速度仍为零C物体立即获得速度，加速度仍为零D物体的速度和加速度均为零B由牛顿第二定律的瞬时性可知，合外力和加速度是瞬时对应关系，二者同时产生、同时变化、同时消失，所以当外力作用在物体上的瞬间，物体立即获得加速度；速度与加速度的关系可表示为vat，可以看出，速度是加速
8、度在时间上的积累，外力作用在物体上的瞬间t0，所以速度为零牛顿第二定律的应用1.牛顿第二定律的用途：牛顿第二定律是联系物体受力情况与物体运动情况的桥梁根据牛顿第二定律，可由物体所受各力的合力，求出物体的加速度；也可由物体的加速度，求出物体所受各力的合力.2应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程(3)求出合力或加速度(4)根据牛顿第二定律列方程求解3两种根据受力情况求加速度的方法(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，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向加速度的方向就是物
9、体所受合力的方向(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法分别求物体在x轴、y轴上的合力Fx、Fy，再应用牛顿第二定律分别求加速度ax、ay.在实际应用中常将受力分解，且将加速度所在的方向选为x轴或y轴，有时也可分解加速度，即.【例2】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的夹角37，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg.sin 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2.求：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线对小球的拉力大小思路点拨：小球所受合外力的方向与加速度的方向相同小球受两个力作用，可用力的合成法或正交分解法
10、求解小球与小车相对静止，则小球的加速度就是小车的加速度 解析解法一：合成法(1)由于车厢沿水平方向运动，所以小球有水平方向的加速度，所受合力F沿水平方向选小球为研究对象，受力分析如图甲所示甲由几何关系可得Fmgtan 小球的加速度agtan 7.5 m/s2，方向向右则车厢做向右的匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动(2)悬线对小球的拉力大小为FT N12.5 N.解法二：正交分解法以水平向右为x轴正方向建立坐标系，并将悬线对小球的拉力FT正交分解，如图乙所示乙则沿水平方向有FTsin ma竖直方向有FTcos mg0联立解得a7.5 m/s2，FT12.5 N且加速度方向向右，故车厢做向右的
11、匀加速直线运动或向左的匀减速直线运动答案(1)见解析(2)12.5 N应用牛顿第二定律解题的“四步走”(1)确定研究对象在确定研究对象中，连接体问题是一个难点应学会使用整体法求加速度及系统外力，用隔离法确定加速度及系统内部相互作用力(2)对物体进行受力分析按照先重力，再弹力，最后摩擦力的顺序，不要添力、漏力(3)建立直角坐标系一般以速度方向为一条轴，把不在坐标轴上的力正交分解(4)列方程组，解答3.如图所示，在动摩擦因数0.2的水平面上有一个质量m1 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，下
12、列说法中正确的是(g取10 m/s2)()A小球受力个数不变B小球立即向左运动，且a8 m/s2C小球立即向左运动，且a10 m/s2D若剪断弹簧右端，则剪断瞬间小球加速度的大小为a10 m/s2B在剪断轻绳前，小球所受弹簧弹力和绳子拉力的合力与重力mg是一对平衡力，如图所示则弹簧弹力Fmgtan 4510 N剪断轻绳的瞬间，弹簧弹力不变，重力不变，小球与水平面间发生挤压受到支持力，小球有向左运动的趋势，受摩擦力，受力个数变化，选项A错误；此时在竖直方向，水平面的弹力FNmg，摩擦力为FfFN2 N，小球水平向左有FFfma，解得a8 m/s2，选项B正确，C错误；若剪断的是弹簧，则剪断瞬间弹
13、簧弹力和轻绳的拉力均消失，小球仍然静止，则加速度的大小a0，选项D错误4将一个物体用弹簧测力计竖直悬挂起来后，弹簧测力计的示数如图甲所示(弹簧测力计的量程为0100 N)，之后将该物体放到粗糙的水平面上如图乙所示，当逐渐增大拉力到43 N时，物体刚好运动，物体运动之后只用40N的拉力就能保持向右匀速运动求：(g取10 m/s2)甲乙(1)物体的质量为多少？物体与地面间的最大静摩擦力为多大？(2)物体与地面间的动摩擦因数为多大？(3)如果将拉力改为60 N，并且由静止拉物体运动，经过10 s时物体的运动速度和位移各为多少？解析(1)由题给图形可得G80 Nmg，故物体的质量m8.0 kg，物体受
14、到的最大静摩擦力fm43 N.(2)受力分析如图，可得：NG80 N滑动摩擦力fF40 N，0.5.(3)由牛顿第二定律知：F合Ffma可得a m/s22.5 m/s2vat2.510 m/s25 m/sxat22.5102m125 m答案(1)8.0 kg43 N(2)0.5(3)25 m/s125 m课堂小结知识脉络1.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牛顿第二定律的表达式：Fma，F、m、a的单位分别取N、kg、m/s2.3物体的加速度与物体所受的合外力具有瞬时对应关系4使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力就是1 N.
15、1由牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为()A牛顿第二定律不适用于静止的物体B桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到C推力小于摩擦力，加速度是负值D推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止D牛顿第二定律中的力应理解为物体所受的合力用一个力推桌子没有推动，是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零，物体的加速度为零，所以物体仍静止，故选项D正确，选项A、B、C错误2A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动，两球质量之比mAmB53，两球间连接一个轻弹簧(如图所示)，如果突然剪
16、断细线，则在剪断细线瞬间，A球、B球的加速度分别为(已知重力加速度为g)()Ag，gB1.6g,0C0.6g,0 D0，gB由于在剪断细线的瞬间，A、B仍在原来的位置，所以轻弹簧的形变量还未发生变化，即轻弹簧中的弹力大小、方向均未发生变化由系统原来静止可知，轻弹簧弹力大小为mBg，所以剪断细线瞬间B球的合外力仍为零，加速度也为零，而A球所受的合外力大小为mBg，所以A球加速度为1.6g，故B正确3力F1作用在物体上产生的加速度a13 m/s2，力F2作用在该物体上产生的加速度a24 m/s2，则F1和F2同时作用在该物体上，产生的加速度a的大小不可能为()A7 m/s2 B5 m/s2C1 m
17、/s2 D8 m/s2D加速度a1、a2的方向不确定，故合加速度a的范围为|a1a2|aa1a2，即1 m/s2a7 m/s2，故D不可能4.有经验的司机能通过控制油门使汽车做匀加速直线运动，某品牌轿车连同司机在内总质量为m1 500 kg，当轿车受到大小为F1500 N的牵引力时恰好在水平路面上匀速行驶现司机通过控制油门使轿车受到F22 000 N的牵引力，从v05 m/s开始加速假设汽车运动时所受的阻力保持不变，试求：(1)轿车运动过程中所受到的阻力大小；(2)轿车做加速运动时的加速度大小；(3)轿车开始加速后3 s内通过的位移大小解析(1)轿车匀速运动时受力平衡，则FfF1500 N.(2)由牛顿第二定律：F2Ffma则a代入数据得a1 m/s2.(3)轿车做匀加速运动的位移为xv0tat2代入数据得x19.5 m.答案(1)500 N(2)1 m/s2(3)19.5 m
