高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第三节 牛顿第二定律集体备课课件ppt

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1．内容：物体加速度的大小与它受到的作用力成______比，与它的质量成______比，加速度的方向跟作用力的方向__________．2．表达式．(1)表达式：F＝________，式中k是比例系数，F指的是物体所受的________．(2)国际单位制中：F＝__________.
根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是(　　)A．物体加速度的方向可能与它所受合力的方向相反B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C．物体加速度的大小与它所受的任一个力的大小都成正比D．当物体的质量改变时，若所受的合力不变，则物体加速度大小与其质量成反比【答案】D　
【解析】根据牛顿第二定律，物体加速度的方向与它所受合力的方向相同，故A错误；物体所受合力不为零就一定产生加速度，故B错误；物体实际加速度的大小与它所受的所有力的合力成正比，故C错误；当物体的质量改变时，若所受合力不变，则物体加速度大小与其质量成反比，故D正确．
1．比例系数k的意义．(1)在F＝kma中，k的选取有一定的________．(2)在国际单位制中k＝______，牛顿第二定律的数学表达式为________，式中F、m、a的单位分别为________、________、________.2．国际单位：力的单位是________，简称____，符号________．3．1 N的物理意义：将使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力规定为1 N，即1 N＝___________.
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性质.
例1　(多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的有(　　)A．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取B．某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合力，而与这之前或之后的受力无关C．公式F＝ma中，F表示物体所受合力，a实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和D．物体的运动方向一定与它所受合力方向一致【答案】BC　
【解析】F、m和a必须选取统一的国际单位，才可写成F＝ma的形式，否则比例系数k≠1，所以A错误；牛顿第二定律表述的是某一时刻合力与加速度的对应关系，它既表明F、m和a三者数值上的对应关系，同时也表明合力的方向与加速度的方向是一致的，即矢量对应关系，而与速度方向不一定相同，所以B正确，D错误；由力的独立作用原理知，作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度，与其他力的作用无关，物体的加速度是每个力所产生的加速度的矢量和，故C正确．
变式1　如图所示，一辆汽车在平直公路上运动，从某时刻开始计时，汽车在第1 s、第2 s、第3 s内前进的距离分别是5.4 m、7.2 m、 9.0 m．某同学根据题目所提供的信息，猜想汽车在这3 s内做匀加速直线运动．如果他的猜想是正确的，可进一步推断汽车所受的合力(　　)A．保持不变　B．越来越大C．越来越小　D．先变大后变小
【答案】A　【解析】根据牛顿第二定律可知，做匀加速直线运动的物体，所受合力恒定， B、C、D错误，A正确．
变式2　(多选)受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其v－t图像如图所示，则(　　)A．在0～t1内，外力F的大小不断增大B．在t1时刻，外力F为零C．在t1～t2内，外力F的大小可能不断减小D．在t1～t2内，外力F的大小可能先减小后增大【答案】CD　
【解析】由图可知0～t1斜率一直减小，即加速度一直减小，根据牛顿第二定律可知F－f＝ma，摩擦力f保持不变，则外力F一直减小，故A错误；t1时刻加速度为零，合力为零，则F＝f，外力F不为零，故B错误；在t1～t2内，物体做加速度增大的减速运动，摩擦力f保持不变，若 F与速度同向，有f－F＝ma，得 F减小；若 F与速度反向有f＋F＝ma，得 F增大，故C、D正确．
理解牛顿第二定律的误区
1．应用牛顿第二定律解题的一般步骤．
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θ＝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，cs 37°＝0.8)求：(1)车厢运动的加速度；(2)悬线对小球的拉力．【答案】(1)7.5 m/s2，方向水平向右　(2)12.5 N
【解析】方法一：合成法．由于车厢沿水平方向运动，且小球和车厢相对静止，所以小球加速度(或合力)的方向水平向右．选小球为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律，得F合＝mgtan θ＝ma，小球的加速度悬线对小球的拉力大小
方法二：正交分解法．建立直角坐标系，并将悬线对小球的拉力正交分解，如图所示．沿水平方向有Fsin θ＝ma，沿竖直方向有Fcs θ＝mg，解以上两式得a＝7.5 m/s2，F＝12.5 N，a的方向水平向右．
变式3　如图所示，将质量m＝0.1 kg的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径．环与杆间动摩擦因数μ＝0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角θ＝53°的拉力F，使圆环以a＝4.4 m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小为多少？(取sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，g＝10 m/s2)【答案】1 N或9 N
【解析】若Fsin 53°＝mg，可得F＝1.25 N.由牛顿第二定律，得F合＝ma＝0.44 N.情况一：当F<1.25 N时，杆对环的弹力向上由合力计算Fcs θ－μFN＝F合，FN＋Fsin θ＝mg，解得F＝1 N.情况二：当F>1.25 N时，杆对环的弹力向下由合力计算Fcs θ－μFN＝F合，Fsin θ＝mg＋FN，解得F＝9 N.
变式4　如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m,2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有(　　)A．a1＝a2＝a3＝a4＝0B．a1＝a2＝a3＝a4＝g
加速度计的原理加速度计由检测质量(也称敏感质量)、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成．检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动，这个轴常称为输入轴或敏感轴．当仪表壳体随着运载体沿敏感轴方向做加速运动时，根据牛顿第一定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变．它与壳体之间将产生相对运动，使弹簧变形，于是检测质量在弹簧弹力的作用下随之加速运动．当弹簧弹力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时，检测质量与壳体之间便不再有相对运动，这时弹簧的变形反映被测加速度的大小．
例3　惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计，加速度计构造原理的示意图如图所示．沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点距离为s，则这段时间内导弹的加速度(　　)
1．(多选)对牛顿第二定律的理解正确的是(　　)A．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B．合力产生的加速度，可认为作用于物体上的每个力所产生的加速度的矢量和C．加速度的方向总跟合力的方向一致D．当外力停止作用时，加速度随之消失【答案】BCD　
【解析】力是产生加速度的原因，A项因果关系颠倒，故A错误；合力产生的加速度与每个分力产生的加速度的合加速度是相同的，只是矢量合成的先后差别，故B正确；a与F的方向时时刻刻都相同，故C正确；加速度与外力是瞬时对应关系，外力停止作用，加速度同时消失，故D正确．
2．(多选)一个质量为2 kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5 N和7 N的共点力作用，则物体的加速度可能是(　　)A．1 m/s2　B．4 m/s2C．7 m/s2　　D．10 m/s2【答案】AB　【解析】两个水平方向的大小为5 N和7 N的共点力作用，合力的范围为2 N≤F≤12 N，再由牛顿第二定律知加速度的范围为1 m/s2≤a≤6 m/s2，A、B正确．
3．如图所示，用手提一轻弹簧，弹簧下端挂一金属球．在将整个装置匀加速上提的过程中，手突然停止不动，则在此后一小段时间内(　　)A．小球立即停止运动B．小球继续向上做减速运动C．小球的速度与弹簧的形变量都要减小D．小球的加速度减小【答案】D