牛顿第二定律 【知识精讲架构+备课精研精梳】高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

牛顿第二定律内容：内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。公式：公式：F合合=ma一、牛顿第二定律内容及表达式一、牛顿第二定律内容及表达式二、对牛顿第二定律的理解：二、对牛顿第二定律的理解：五性：五性：因果性、同时性、矢量性、独立性、因果性、同时性、矢量性、独立性、同体性同体性三、运用牛顿第二定律解决实际问题。三、运用牛顿第二定律解决实际问题。四、掌握四、掌握牛顿第二定律解题的一般步骤。牛顿第二定律解题的一般步骤。5 5、式中的、式中的 F合合、m m、a a是同一物体而言的。是同一物体而言的。2 2、a a和和F合合同时产生、同时变化、同时消失。同时产生、同时变化、同时消失。3 3、a a和和F合合的方向总是相同的。的方向总是相同的。4 4、每个力各自独立使物体产生一个加速度、每个力各自独立使物体产生一个加速度,实际表现出来的是合力产生的加速度。实际表现出来的是合力产生的加速度。同时性同时性矢量性矢量性独立性独立性F合合 ma 对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解1 1、力是产生加速度的原因。、力是产生加速度的原因。因果性因果性同体性同体性应用牛顿运动定律解题的一般步骤应用牛顿运动定律解题的一般步骤 1 1、确定、确定研究对象研究对象。2 2、分分析析研研究究对对象象的的受受力力情情况况，必必要要时时画画受受力力的示意图。的示意图。3 3、分分析析研研究究对对象象的的运运动动情情况况，必必要要时时画画运运动动过程简图。过程简图。4 4、利用牛顿第二定律或运动学公式、利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度求加速度。5 5、利利用用运运动动学学公公式式或或牛牛顿顿第第二二定定律律进进一一步步求求解要求的物理量。解要求的物理量。小方总结:一力、二动、三加速例题：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车例题：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度如图所示。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为如图所示。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为，求列，求列车的加速度。车的加速度。解：方法1：选择小球为研究对象。设小球的质量为m，小球在竖直平面内受到重力mg、绳的拉力FT，如图所示。在这两个力的作用下，小球产生水平方向的加速度a。这表明，FT与mg的合力方向水平向右，且Fmgtan根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为FTFGOg tan方法方法2：小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球向上处于平衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力所受的拉力FT分解为水平方向的分解为水平方向的Fx和竖直方向的和竖直方向的Fy。在竖直方向有：在竖直方向有：Fymg0，FyFtcosFTcosmg（1）FyFTFxGOyxFyFTFxGOyx在水平方向有：在水平方向有：FxFTsinFTsinma（2）（1）（）（2）式联立，可以求得小球的加速度）式联立，可以求得小球的加速度为为agtan列车的加速度与小球相同，大小为列车的加速度与小球相同，大小为gtan，方向水平向右。方向水平向右。牛顿运动定律的应用：1、从受力情况确定运动情况2、从运动情况确定受力情况3、牛顿运动定律的综合应用1、从受力情况确定运动情况 在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。解题的一般步骤解题的一般步骤（1 1）确定确定研究研究对象对象，对，对研究对象进行研究对象进行受力分析受力分析。（2 2）根据）根据力的合成与分解的力的合成与分解的方法，方法，求求出物体所受的出物体所受的合力合力。（3 3）根据）根据牛顿第二定律列牛顿第二定律列方程，方程，求求出物体的出物体的加速度加速度。（4 4）选择）选择运动学运动学公式，求公式，求出所需的出所需的运动参量运动参量。做笔记！从受力情况确定运动情况 例例1 1：一个静止在水平地面的物体，质量是2 2kgkg，在与水平面夹角370的斜向上的10N拉力作用下沿水平地面向右移动，物体与地面间的滑动摩擦因数是0.5，求物体4秒末的速度和4秒内发生的位移。物体由静止开始匀加速运动，则由物体由静止开始匀加速运动，则由S=v0t+at2/2vt=v0+at解得：解得：vt=at=0.5 4=2(m/s)S=at2/2=0.5 42/2=4m答：物体答：物体4s末的速度为末的速度为2m/s,4s内发生的位移为内发生的位移为4m2、从运动情况确定受力情况 在运动情况已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量解题的一般步骤解题的一般步骤：（1 1）确定）确定研究研究对象，对对象，对研究对象进行研究对象进行受力分析和运动受力分析和运动分析分析（2 2）选择）选择合适的运动学合适的运动学公式，公式，求求出物体的出物体的加速度加速度（3 3）根据）根据牛顿第二定律列牛顿第二定律列方程方程，求求出物体所受的出物体所受的合力合力（4 4）根据）根据力的合成与分解的力的合成与分解的方法，由方法，由合力和已知力合力和已知力求出未知力求出未知力做笔记！从运动情况确定受力情况例题：如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为例题：如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg75 kg，以，以2 m/s 2 m/s 的初速度沿山的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30 30，在，在5 s5 s的时间内滑下的路程为的时间内滑下的路程为60 m60 m。求滑。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g g取取10 m/s10 m/s2 2。解:以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动规律，有其中 v0 2 m/s，t5s，x60 m，则有根据牛顿第二定律，有y 方向x方向FNmgcos 0mgsinFf ma得FN mgcosFf m（g sin a）其中，m 75 kg，30，则有Ff75 N，FN650 N根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为 650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为 75 N，方向沿山坡向上。一、一、从受力确定运动情况从受力确定运动情况二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题课堂小结能力提升：如图所示,质量为m=20 kg的物块受到与水平面成37角,大小为100 N的力的作用,在水平地面上以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动,试分析当撤去力F时,物体的加速度为多少?(cos 37=0.8,sin 37=0.6,g取10 m/s2)点拨:以物块为研究对象,物块受到重力、支持力、摩擦力及拉力F的作用,加速度水平向右,竖直方向合力为零。建立平面坐标系,用正交分解法求出物块受的合力,根据牛顿第二定律列出方程。解析:设未撤去力F时,物体受力如图所示。以加速度的方向为x轴正向,建立坐标系。x方向上根据牛顿第二定律得Fcos-Ff=ma所以Ff=Fcos-ma=80 N-40 N=40 N。y方向上物体受力平衡,即FN+Fsin=mg所以FN=mg-Fsin=200 N-60 N=140 N当撤去力F时物体受力如图所示。物体沿原来的方向做匀减速直线运动。则FN=mgFf=FN=mg所以由牛顿第二定律答案:2.86 m/s2与物体运动方向相反题后反思题后反思解牛顿第二定律问题时,常用正交分解法解题,建立坐标系时常以加速度的方向为某一坐标轴的正方向,则另一坐标轴的合力必为零。制作人：方朝阳