1、牛顿第二定律牛顿第二定律新知导入新知导入通过上节课的学习，我们通过上节课的学习，我们知道：知道：用数学式子表示用数学式子表示就是：就是：aF加速度与力的关系加速度与力的关系aF（1）当保持物体质量不当保持物体质量不变时，物体的加速度与它变时，物体的加速度与它所受力成正比。所受力成正比。加速度与质量的关系加速度与质量的关系（2）当保持物体受力不变时，物体的加速度跟当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成质量成反比。反比。用数学式子表示用数学式子表示就是：就是：a 1/m1/ma 力、加速度、质量到底有力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系？没有具体的数量关系？今天我们来找出这个数量今天我们来
2、找出这个数量关系。关系。新知导入新知导入一、牛顿第二定律的表达式一、牛顿第二定律的表达式思考思考讨论：小车讨论：小车的的加速度加速度a与与它所受的它所受的作用力作用力F成正比成正比，与它的，与它的质质量量m成成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？新知讲解新知讲解甲：猜想甲：猜想中中的的a-F图像图像 乙：根据乙：根据实际数据作出实际数据作出的的a-F图像图像新知讲解新知讲解多次类似的实验多次类似的实验发现：每次发现：每次实验的点都可以拟合成实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。
3、大量的实验和观察到的事实都可以大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体得出：物体的的加速度加速度a与与它所受的它所受的作用力作用力F成正比成正比，与它的，与它的质量质量m成成反比。反比。2、牛顿第二定律可表述、牛顿第二定律可表述为：为：a 也也可以写成可以写成等式：等式：Fkma新知讲解新知讲解1、牛顿第二定律的内容、牛顿第二定律的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。这就是牛顿第二定律。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。mF其中其中k是是比例系数。比例系数。注意
4、：实际注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所指的是物体所受的合力。受的合力。新知讲解新知讲解3、牛顿第二定律更一般的、牛顿第二定律更一般的表述：表述：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。加速度的方向跟合力的方向相同。F合合kma牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。新知讲解新知讲解思考与思考与讨论：取讨论：取
5、质量的单位是质量的单位是千克（千克（kg），），加速度的加速度的单位是单位是m/s2，根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？该怎样确定力的单位？在在Fkma公式公式中：当中：当k1时时，质量，质量为为1kg的的物体在某力的作物体在某力的作用下获得用下获得1m/s2的的加速度，则这个力加速度，则这个力Fma1kgm/s2所以所以力力F的的单位就是千克单位就是千克米每二次方秒。米每二次方秒。新知讲解新知讲解二、力的单位二、力的单位1、力、力 F的单位的单位Fmakgm/s2 读作：千克读作：千克米每二次方秒。米每
6、二次方秒。后人为了纪念牛顿，后人为了纪念牛顿，把它称作把它称作“牛顿牛顿”，用，用符符号号N表示。表示。牛顿牛顿新知讲解新知讲解（1）在）在质量的单位取质量的单位取千克（千克（kg），），加速度的单位取加速度的单位取米每二次米每二次方秒（方秒（m/s2），），力的单位取力的单位取牛顿（牛顿（N）时：）时：F ma2、牛顿第二定律的表述、牛顿第二定律的表述（2）力）力的独立性的独立性原理：物体原理：物体受到几个力的作用时，每个力各自受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性性质质叫作叫作力力的独立性
7、原理。的独立性原理。新知讲解新知讲解思考思考1：在：在牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式 F=ma中，中，F与与a这两个矢量的方这两个矢量的方向关系是怎么样？向关系是怎么样？物体受力方向决定物体的加速度方向。故物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度加速度a的的方向与力方向与力F的方向是一致的。的方向是一致的。思考思考2：在：在F=ma中，中，F与与a具有什么关系？具有什么关系？加速度与合外力存在着瞬时对应加速度与合外力存在着瞬时对应关系：同时关系：同时产生，同时消产生，同时消失，同时变化。失，同时变化。新知讲解新知讲解思考思考4：由：由牛顿第二定律说一说为什么描述物体惯性的物理量是质
8、量？牛顿第二定律说一说为什么描述物体惯性的物理量是质量？由由牛顿第二定律：牛顿第二定律：Fma可知在确定的作用力下，决定物体运可知在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。动状态变化难易程度的因素是物体的质量。思考思考3：牛顿第二定律：牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？速度成正比，为什么？不能说成力与加速度成正比。因为力是产生加速度的原因，不能说成力与加速度成正比。因为力是产生加速度的原因，因果性不能变。因果性不能变。新知讲解新知讲解（3）理解牛顿第二定律：）理解牛顿第二定律：同体同体性：性：F、
9、m、a对应于同一物体。对应于同一物体。统一性：统一统一性：统一用国际制的单位。用国际制的单位。同时（瞬时）性：同时（瞬时）性：a与与F总是同生同灭同变化。总是同生同灭同变化。矢量矢量性：性：a与与F 的方向总是相同。的方向总是相同。牛顿运动定律的适应牛顿运动定律的适应范围：是范围：是对宏观、低速物体。对宏观、低速物体。新知讲解新知讲解应用牛顿第二定律解题的一般应用牛顿第二定律解题的一般步骤：步骤：三、牛顿第二定律的应用三、牛顿第二定律的应用1、确定研究对象。、确定研究对象。2、分析研究对象的受力情况，画出受力图。、分析研究对象的受力情况，画出受力图。3、建立直角坐标系，求出合力。、建立直角坐标
10、系，求出合力。4、根据、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。新知讲解新知讲解例题例题1：在：在平直路面上，质量为平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，的汽车在进行研发的测试，当速度达到当速度达到100 km/h时取消动力，经过时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度，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。是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。分析：如分析：如图，取消动力后，汽车在平直路面上只受阻力的图，取消
11、动力后，汽车在平直路面上只受阻力的作用。作用。vF阻阻xo新知讲解新知讲解由于阻力不变，根据牛顿第二定律，汽车在平直路面上运动由于阻力不变，根据牛顿第二定律，汽车在平直路面上运动的加速度将保持不变。由加速度可以求出汽车受到的阻力。的加速度将保持不变。由加速度可以求出汽车受到的阻力。如图，重新起步后，汽车在平直路面上受到牵引力和阻力。如图，重新起步后，汽车在平直路面上受到牵引力和阻力。由于二者大小都不变，所以汽车的加速度恒定不变。根据牛顿第由于二者大小都不变，所以汽车的加速度恒定不变。根据牛顿第二定律可以求出汽车运动的二定律可以求出汽车运动的加速度：加速度：vF阻阻xF牵牵o新知讲解新知讲解解：
12、解： 以汽车为研究对象。设汽车运动方向为以汽车为研究对象。设汽车运动方向为x轴正方向，建立一维轴正方向，建立一维坐标系。取消动力后，汽车做匀减速直线运动。坐标系。取消动力后，汽车做匀减速直线运动。初速度初速度v0100km/h27.8m/s，末速度为，末速度为0，滑行时间，滑行时间t70s。根据根据匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为匀变速直线运动速度与时间的关系式，加速度为tvtva0 00 01 10 0 汽车受到的阻力为汽车受到的阻力为NN.tmvmaF43743770708 82727110011000 01 1 阻新知讲解新知讲解汽车受到的阻力是汽车受到的阻力是437N，方向与
13、运动方向相反。重新起步后，方向与运动方向相反。重新起步后，汽车所受的合力为汽车所受的合力为F合合2000N437N1563N由牛顿第二定律可以得到汽车的加速度由牛顿第二定律可以得到汽车的加速度重新起步产生的加速度是重新起步产生的加速度是1.42m/s2，方向与运动方向相同。方向与运动方向相同。2 22 22 24 42 21 11 11 10 00 01 15 56 63 3sm.smmFa 合新知讲解新知讲解例题例题2：某：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以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某一加速度渐渐
14、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如图所示。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在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为，求列车的加速度。，求列车的加速度。新知讲解新知讲解分析：列车分析：列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对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静止状态，所以，小球的加速度与列车的加速度相同。对。对小小球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力。再。再根据牛顿根据牛顿第二
15、定律，求出小球的加速度，从而获得列车的加速度。第二定律，求出小球的加速度，从而获得列车的加速度。新知讲解新知讲解解：方法解：方法1：选择：选择小球为研究对象。设小球的质量为小球为研究对象。设小球的质量为m，小球在竖，小球在竖直平面内受到重力直平面内受到重力mg、绳的拉力、绳的拉力FT，如如图所示。在这两个力的作图所示。在这两个力的作用下，小球产生水平方向用下，小球产生水平方向的加速度的加速度a。这表明，。这表明，FT与与mg的合力方的合力方向水平向右，向水平向右，且且Fmgtan根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为 mFag tanFTFGO新知讲解新知讲解
16、方法方法2：小球：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。将小球所受的拉力衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解分解为为水平方向的水平方向的Fx和和竖直方向的竖直方向的Fy。在竖直方向在竖直方向有：有：Fymg0， FyFtcosFTcosmg （1）FyFTFxGOyx新知讲解新知讲解在水平方向在水平方向有：有： FxFTsinFTsinma（2）（1）（）（2）式）式联立，可以求得小球的加速度为联立，可以求得小球的加速度为agtan列车的加速度与小球相同，大小为列车的加速度与小
17、球相同，大小为gtan，方向水平向右方向水平向右。新知讲解新知讲解科学科学漫步：用漫步：用动力学方法测质量动力学方法测质量由牛顿第二定律由牛顿第二定律Fma可知，如可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得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。这就是动力学测以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。量质量的方法。太空中质量的测量太空中质量的测量课堂练习课堂练习1、（、（2019上海）在上海）在太空中测宇航员质量，测量仪器提供太空中测宇航员质量，测量仪器提供拉力、并测出宇航员的拉力、并测出宇航员的，根据，根据得得出宇航
18、员的质量。出宇航员的质量。加速度加速度牛顿第二定律牛顿第二定律课堂练习课堂练习2、（、（2019春春海陵区校级海陵区校级月考）光滑月考）光滑水平面上的一个水平面上的一个物体，质量为物体，质量为2kg，处于静止状态。当它受到一个水，处于静止状态。当它受到一个水平恒力作用后，在头平恒力作用后，在头2.0s内移动了内移动了8m。那么，该物体。那么，该物体受水平力作用之后的加速度大小为受水平力作用之后的加速度大小为m/s2，所受，所受的水平恒力大小为的水平恒力大小为N。48课堂练习课堂练习3.下面说法正确的下面说法正确的是（是（）A.物体（质量物体（质量一定一定,下同）所下同）所受合外力越大，加速度越
19、大；受合外力越大，加速度越大；B.物体所受合外力越大，速度越大；物体所受合外力越大，速度越大；C.物体在外力作用下做加速直线运动，当合外力逐渐减小时物体在外力作用下做加速直线运动，当合外力逐渐减小时,物体物体的速度逐渐减小；的速度逐渐减小；D.物体物体的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。A课堂练习课堂练习4、下列说法中正确的、下列说法中正确的是（是（ ）A. 在公式在公式F=ma中，中，F、m、a三个量可以取不同单位制中的单位三个量可以取不同单位制中的单位B. 作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对其作用的某一物作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对
20、其作用的某一物体作用效果可抵消；体作用效果可抵消；C. 牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述高速运动高速运动电子（接近光速）的电子（接近光速）的运动情况；运动情况；D. 惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律。的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律。D拓展提高拓展提高1质量为质量为0.4kg的小滑块置于粗糙水平地面上，在水平恒的小滑块置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由静止开始做匀加速直线运
21、动，滑行定拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动，滑行6m时，时，小滑块的速度为小滑块的速度为6m/s，此时撤去拉力，又经，此时撤去拉力，又经3s停下。该停下。该拉力的大小拉力的大小为（为（）CA0.8N B1.2N C2N D2.8N 拓展提高拓展提高2、一物体放在水平地面上、一物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为物体与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平拉力在水平拉力F=10N作用下从静止开始运动作用下从静止开始运动,其速度与位移满足其速度与位移满足 等等式式v2=8x（其中（其中v的单位为的单位为m/s，x的单位为的单位为m），），g取取10m/s2,则则物体的质量物体的质量为（为
22、（）A.0.5kg B.0.4kg C.0.8kg D.1kgD课堂总结课堂总结1、内容：物体内容：物体加速度与合外力加速度与合外力F合合成正比，与质量成正比，与质量m成反比，加成反比，加速度方向与合外力方向相同。速度方向与合外力方向相同。F合合=ma2、利用牛顿定律解题、利用牛顿定律解题步骤：步骤：（1）确定）确定研究对象。研究对象。（2）分析）分析研究对象的受力情况，画出受力图。研究对象的受力情况，画出受力图。（3）建立）建立直角坐标系，求出合力。直角坐标系，求出合力。（4）根据）根据牛顿第二定律和运动学规律列方程并求解。牛顿第二定律和运动学规律列方程并求解。板书设计板书设计一、牛顿第二定
23、律的表达式一、牛顿第二定律的表达式1、物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加、物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。速度的方向跟合力的方向相同。 F合合=kma1、力的、力的单位：单位：Fmakgm/s2 读作：千克读作：千克米每二次方秒。米每二次方秒。2、牛顿第二定律：牛顿第二定律：F合合=kma二、力的单位二、力的单位三、牛顿第二定律的应用三、牛顿第二定律的应用板书设计板书设计利用牛顿定律解题利用牛顿定律解题步骤：步骤：1、确定研究对象。、确定研究对象。2、分析研究对象受力情况，考虑研究对象运动的状态变化情况、分析研究对象受力情况，考虑研究对象运动的状态变化情况、即有无加速度；即有无加速度；3、选取正方向或建立坐标系，通常以速度的方向为正方向。、选取正方向或建立坐标系，通常以速度的方向为正方向。4、根据、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。作业布置作业布置课后练习和同步练习课后练习和同步练习
