1、4.3 牛頓第二定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 理解牛頓第二定律的內(nèi)容，及其a 的含義。(重點(diǎn))2. 知道力的單位牛頓是怎樣定義的。3. 會(huì)應(yīng)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算和處理有關(guān)問題。(重點(diǎn)) 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)預(yù)覽】一、牛頓第二定律1. 內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力_，跟物體的質(zhì)量_，加速度的方向跟_相同。 2. 表達(dá)式 (1) 表達(dá)式：F_，式中k是比例系數(shù)，F(xiàn)是物體所受的_。(2) 國(guó)際單位制中：F_。二、力的單位1. 國(guó)際單位：_，簡(jiǎn)稱_，符合為_。 2. “牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生_的加速度的力，稱為1N，即1N_。 3. 比例系數(shù)k的含義：關(guān)系式Fkma中的比例系數(shù)k的數(shù)值由F

2、、m、a三量的單位共同決定，三個(gè)量都取國(guó)際單位，即三量分別取_、_、_作單位時(shí)，系數(shù)k_。答案 一、1. 成正比 成反比 作用力的方向 2. Kma 合外力 ma二、1. 牛頓 牛 N 2. 1m/s2 1kgm/s2 3. N kg m/s2 1 知識(shí)點(diǎn)一 對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律的六個(gè)特性同體性 Fma中F、m、a都是對(duì)同一物體而言的 因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0，物體就具有加速度 矢量性 Fma是一個(gè)矢量式。物體的加速度方向由它所受的合力方向決定，且總與合力的方向相同 瞬時(shí)性 加速度與合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失 相對(duì)性 物體的加速度

3、是相對(duì)于慣性參考系而言的，即牛頓第二定律只適用于慣性參考系 獨(dú)立性 作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度，物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和 分力和分加速度在各個(gè)方向上的分量關(guān)系也遵循牛頓第二定律，即Fxmax，F(xiàn)ymay 【名師點(diǎn)睛】1. 物體的加速度和合外力是同時(shí)產(chǎn)生的，不分先后，但有因果性，力是產(chǎn)生加速度的原因，沒有力就沒有加速度。2. 不能根據(jù)m 得出m F、m 的結(jié)論，物體的質(zhì)量m是由自身決定的，與物體所受的合外力和運(yùn)動(dòng)的加速度無關(guān)，但物體的質(zhì)量可以通過測(cè)量它的加速度和它所受到的合外力而求得。3. 不能由F ma 得出F m、F a 的結(jié)論，物體所受合外力的大小是由物體的受力情況決定

4、的，與物體的質(zhì)量和加速度無關(guān)。知識(shí)點(diǎn)一 對(duì)牛頓第二定律的理解【典例探究】【典例1】(多選) 對(duì)牛頓第二定律的理解正確的是()A. 由Fma可知，F(xiàn)與a成正比，m與a成反比B. 牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時(shí)，物體才受到外力的作用C. 加速度的方向總跟合外力的方向一致D. 當(dāng)外力停止作用時(shí)，加速度隨之消失【審題指導(dǎo)】(1) 力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。(2) 加速度由合外力和物體質(zhì)量共同決定。(3) 物體的質(zhì)量大小與物體受力運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)?！镜淅?】 根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是 ()A. 物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B. 物體所受合外力必須達(dá)到一定值時(shí)，才能使物體產(chǎn)生

5、加速度C. 物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個(gè)的大小成正比D. 當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時(shí)，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比知識(shí)點(diǎn)二 合外力、加速度、速度的關(guān)系1. 合外力與加速度的關(guān)系：2. 合外力與速度的關(guān)系3. 直線運(yùn)動(dòng)中加速度與速度的關(guān)系：(1)(2)【名師點(diǎn)睛】1. 物體的加速度的方向與物體所受的合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即a與合力F方向總是相同，但速度v的方向不一定與合外力的方向相同。2. 兩個(gè)加速度公式的區(qū)別：(1)a 是加速度的定義式，它給出了測(cè)量物體的加速度的方法，這是物理上用比值定義物理量的方法。(2)a 是加速度的決定式，它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影

6、響物體加速度的因素。3. 關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)類問題的處理思路(1) 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定因素：物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于物體的初速度和物體的受力情況，當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也會(huì)隨之發(fā)生變化。(2) 解題思路：分析物體的受力情況求合力由牛頓第二定律求物體的加速度將初速度與加速度相結(jié)合判斷物體速度的變化情況。知識(shí)點(diǎn)二 合外力、加速度、速度的關(guān)系【典例3】如圖所示，粗糙水平面上的物體在水平拉力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使F不斷減小到零，則在滑動(dòng)過程中()A. 物體的加速度不斷減小，速度不斷增大B. 物體的加速度不斷增大，速度不斷減小C. 物體的加速度先變大再變小，速度先變小再變大D. 物體的加速度

7、先變小再變大，速度先變大再變小【審題指導(dǎo)】(1) 根據(jù)物體水平方向合外力的變化判斷加速度的變化。(2) 根據(jù)物體加速度與速度方向的關(guān)系判斷速度的變化。【典例4】 物體在與其初速度始終共線的合力F 的作用下運(yùn)動(dòng)。取v0 方向?yàn)檎?，合力F 隨時(shí)間t 的變化情況如圖所示，則在0t1 這段時(shí)間內(nèi)()A. 物體的加速度先減小后增大，速度也是先減小后增大B. 物體的加速度先增大后減小，速度也是先增大后減小C. 物體的加速度先減小后增大，速度一直在增大D. 物體的加速度先減小后增大，速度一直在減小知識(shí)點(diǎn)三 牛頓第二定律的應(yīng)用1. 常用方法 (1) 矢量合成法：若物體只受兩個(gè)力作用時(shí)，應(yīng)用平行四邊形定則求這兩

8、個(gè)力的合力，再由牛頓第二定律求出物體的加速度的大小及方向。加速度的方向就是物體所受合外力的方向。反之，若知道加速度的方向，也可應(yīng)用平行四邊形定則求物體所受的合外力。(2) 正交分解法：當(dāng)物體受到多個(gè)力的作用時(shí)，利用正交分解法較為簡(jiǎn)單，利用正交分解法需要建立直角坐標(biāo)系，建系原則是盡可能少分解矢量。因此建系有兩種情況：沿加速度的方向建一坐標(biāo)軸，沿垂直加速度方向建一坐標(biāo)軸。這種方法不需要分解加速度。沿某特定方向建立坐標(biāo)軸，這樣可能少分解力，但需要分解加速度，此時(shí)應(yīng)用：Fxmax，F(xiàn)ymay。2. 解題的一般步驟 (1) 明確研究對(duì)象。根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體(2) 進(jìn)行受力分析和

9、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，畫好受力分析圖，明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程。(3) 建立坐標(biāo)系，一般以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)閮勺鴺?biāo)軸的方向。(4) 根據(jù)牛頓第二定律列方程求解?！久麕燑c(diǎn)睛】應(yīng)用牛頓第二定律應(yīng)注意的三個(gè)問題1. 要注意分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，而加速度是聯(lián)系受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁。2. 使用公式Fma時(shí)，F(xiàn)、m、a三個(gè)物理量的單位必須采用統(tǒng)一的國(guó)際單位，否則公式中比例系數(shù)k不等于1.3. 對(duì)于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，若各個(gè)物體加速度相同，則可以看作一個(gè)整體來應(yīng)用牛頓第二定律，否則不能看成一個(gè)整體。知識(shí)點(diǎn)三 牛頓第二定律的應(yīng)用【典例探究】【典例5】如圖所示，位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊，在大

10、小為F、方向與水平方向成角的拉力作用下沿地面做加速運(yùn)動(dòng)。若木塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則木塊的加速度為 ()A. F/MB. Fcos /MC. (Fcos aMg)/MD. Fcos a(MgFsin )/M【典例6】質(zhì)量為m的木塊，以一定的初速度沿傾角為的斜面向上滑動(dòng)，斜面靜止不動(dòng)，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，如圖所示。(1) 求向上滑動(dòng)時(shí)木塊的加速度的大小和方向。(2) 若此木塊滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑時(shí)木塊的加速度的大小和方向。【審題指導(dǎo)】解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行分析：答案與解析1.【答案】CD【解析】雖然Fma表示牛頓第二定律，但F與a無關(guān)，因a是由m和F共同決定的，

11、即a且a與F同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)存在、同時(shí)改變；a與F的方向永遠(yuǎn)相同。綜上所述，可知A、B錯(cuò)誤，C、D正確。2.【答案】D3.【答案】D【解析】合外力決定加速度的大小，滑動(dòng)中的物體所受合外力是拉力和地面摩擦力的合力，因?yàn)镕逐漸減小，所以合外力先減小后反向增大，由a可知物體的加速度先減小后反向增大；速度是增大還是減小與加速度的大小無關(guān)，而是要看加速度與速度的方向是否相同，前一階段加速度與速度方向相同，所以速度增大，后一階段加速度與速度方向相反，所以速度減小，因此D正確。4.【答案】C【解析】由題圖可知，物體所受的合力先減小，后增大，故由牛頓第二定律可知，物體的加速度先減小后增大；由于物體所受合力與其初速度始終共線，且由圖可知合力始終大于零，故整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中加速度方向始終與物體的初速度方向一致，物體的速度一直在增大；所以，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。5.【答案】D【解析】取M 為研究對(duì)象，其受力情況如圖所示。在豎直方向合力為零，即Fsin FNMg在水平方向由牛頓第二定律得 Fcos aFNMa由以上兩式可得 a，故D項(xiàng)正確。6.【答案】 (1) g(sin cos )，方向沿斜面向下(2) g(sin cos )，方向沿斜面向下根據(jù)題