牛顿第二定律+高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

第四章牛顿运动定律

4.3牛顿第二定律

人教版高中物理必修第一册

2024年冬

牛顿第二定律

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。这就是牛顿第二定律（Newton’ssecondlaw）。

艾萨克·牛顿（IsaacNewton）

1642-1727

牛顿第二定律

F∝ma

F=kma

(1)F＝kma中k的数值取决于F、m、a的单位的选取。

(2)当k＝1时，质量m＝1kg的物体，在某力作用下获得a＝1m/s2的加速度所需要的力：F＝ma＝1kg×1m/s2＝1kg·m/s2

(3)把1kg·m/s2叫做“一个单位”的力，力F的单位就是千克米每二次方秒。后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示。

牛顿第二定律

在质量的单位取千克(kg)，加速度的单位取米每二次方秒(m/s2)，力的单位取牛顿(N)时，牛顿第二定律可以表述为：

F＝ma

思考：对上述表达式我们在应用时还需要注意哪些方面呢？

对牛顿第二定律的理解

1.对表达式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：指的是物体所受的合力。

(3)“＝”的含义：不仅表示左右两边数值相等，也表示方向相同，即物体加速度的方向与它所受合力的方向相同。

对牛顿第二定律的理解

2.牛顿第二定律的五个性质

(1)因果性：力是使物体产生加速度的原因。

(2)矢量性：F＝ma是一个矢量式，合力的方向与加速度的方向一致。

(3)瞬时性：合力与加速度同时产生，同时变化，同时消失。

(4)同一性：合力与加速度对应同一研究对象。

(5)独立性：作用于物体上的每一个力各自产生加速度，F1＝ma1，

F2＝ma2…而物体的实际加速度则是所有加速度的矢量和，合力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，如Fx＝max，Fy＝may。

课堂检测

1.从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它。这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎样解释这个现象？

对牛顿第二定律的理解

3.加速度两种表达式的比较

大小

方向

与v、∆v大小无关

由∆v/∆t决定

与F合成正比

与m成反比

与∆v方向一致

与F合方向一致

对牛顿第二定律的理解

4.牛顿第一定理和牛顿第二定律的比较

(1)牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因，指出一切物体都有惯性，牛顿第一定理不是一个实验定律。

(2)牛顿第二定律指出了描述物体惯性的物理量是质量的含义，即在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。牛顿第二定律是一个实验定律。

(3)牛顿第一定律不是牛顿第二定律的一种特例。

牛顿第二定律

受力情况

运动情况

加速度a

由受力情况确定运动情况

由运动情况确定受力情况

例题1：

在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h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。

例题2：

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(图4.3-4)。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。

牛顿第二定律

分析列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以，小球的加速度与列车的加速度相同

对小球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力。再根据牛顿第二定律，求出小球的加速度，从而获得列车的加速度。

牛顿第二定律

方法1：合成法

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G、绳的拉力FT。在这两个力的作用下，小球产生水平方向的加速度a。合力的方向与加速度方向一致，即FT与G的合力方向水平向右。

牛顿第二定律

方法2：正交分解法

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。通常以加速度的方向为x轴建立直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解到水平方向和竖直方向。

用动力学方法测质量

用动力学方法测质量

大家知道，质量可以用天平来测量。但是在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量，那么应该如何测量呢?

由牛顿第二定律F=ma可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。

北京时间2013年6月20日上午10时，我国航天员在天宫一号目标飞行器进行