1、第四章運動和力的關系4.3牛頓第二定律本節內容是在上節實驗課程“探究加速度、質量與力的關系”的基礎上進行知識的探究和總結，在知識上要求知道決定加速度的因素、理解加速度、質量、力三者關系；要求經歷探究活動、嘗試解決問題方法、體驗發現規律過程。牛頓第二定律將力學和運動學有機地結合在一起，具體的、定量的回答了加速度和力、質量的關系，是動力學中的核心內容，是本章的重點內容。【物理觀念】樹立相互作用觀念和物質觀念，理解加速度與力和質量間的關【科學思維】在上節實驗的基礎上進一步探究出具體的、實用的牛頓第二定律的數學表達式，主要使用邏輯推理方法【科學探究】認識到由實驗歸納總結物理規律是物理學研究的重要方法【

2、科學態度與責任】培養學生的實驗能力，分析問題，解決問題的能力【教學重點】在實驗的基礎上得出牛頓第二定律的數學表達式及其應用。【教學難點】對牛頓第二定律的正確理解及其應用PPT【新課導入】賽車質量小、動力大，容易在短時間內獲得較大的速度，也就是說，賽車的加速度大。物體的加速度a與它所受的作用F以及自身的質量m之間存在什么樣的定量關系呢？通過上節的探究實驗，你找到了嗎？【新課講授】一、牛頓第二定律的表達式回憶上節課所探究的內容大量實驗和事實都能得出同樣的結論:物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質量成反比。牛頓第二定律【內容】物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向與作

3、用力的方向相同。 二、力的單位由前面已知牛頓第二定律的公式F=kma。式子的k是比例常數。如果公式中的物理量選擇合適的單位，可以使k=1，從而使公式簡化。我們知道，在國際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個單位是根據牛頓第二定律來這樣定義的：使質量是1千克的物體產生1米/秒2加速度的力，叫做1牛頓。即：1牛=1千克 米/秒2可見，如果都用國際單位制的單位，在上式中就可以使k=1，上式簡化成：F = ma牛頓第二定律的理解(1)因果性: 力是產生加速度的原因(2)同體性: a 、F、m對應于同一物體或同一個整體(3)矢量性:a與F 的方向總是相同(4)同時性: a與F是瞬時對應關系(5)獨立性:每

4、個力各自獨立地使物體產生一個加速度【例題1】在平直路面上，質量為1100kg的汽車在進行研發的測試，當速度達到100km/h時取消動力，經過70s停了下來。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時牽引力為2000N，產生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變。【分析】如圖4.3-2，取消動力后，汽車在平直路面上只受阻力的作用。由于阻力不變，根據牛頓第二定律，汽車在平直路面上運動的加速度將保持不變。由加速度可以求出汽車受到的阻力。如圖4.3-3，重新起步后，汽車在平直路面上受到牽引力和阻力。由于二者大小都不變，所以汽車的加速度恒定不變。根據牛頓第二定律可以求出汽車運動的加速度。【解析】以汽

5、車為研究對象。設汽車運動方向為x軸正方向，建立一維坐標系。取消動力后，汽車做勻減速直線運動。初速度v0100km/h27.8m/s，末速度為0，滑行時間t70s。根據勻變速直線運動速度與時間的關系式，加速度為汽車受到的阻力為汽車受到的阻力是437N，方向與運動方向相反。重新起步后，汽車所受的合力為F合2000N437N1563N由牛頓第二定律可以得到汽車的加速度重新起步產生的加速度是1.42m/s2，方向與運動方向相同。【例題2】某同學在列車車廂的頂部用細線懸掛一個小球，在列車以某一加速度漸漸啟動的過程中，細線就會偏過一定角度并相對車廂保持靜止，通過測定偏角的大小就能確定列車的加速度（圖4.3

6、-4）。在某次測定中，懸線與豎直方向的夾角為，求列車的加速度。【分析】列車在加速行駛的過程中，小球始終與列車保持相對靜止狀態，所以，小球的加速度與列車的加速度相同。對小球進行受力分析，根據力的合成法則求解合力。再根據牛頓第二定律，求出小球的加速度，從而獲得列車的加速度。【解析】（方法1）選擇小球為研究對象。設小球的質量為m，小球在豎直平面內受到重力mg、繩的拉力FT（圖4.3-5）。在這兩個力的作用下，小球產生水平方向的加速度a。這表明，FT與mg的合力方向水平向右，且Fmgtan根據牛頓第二定律，小球具有的加速度為（方法2）小球在水平方向上做勻加速直線運動，在豎直方向上處于平衡狀態。建立圖4.3-6所示的直角坐標系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。在豎直方向有：Fymg0，FyFTcosFTcosmg（1）在水平方向有：FxFTsinFTsinma（2）（1）（2）式聯立，可以求得小球的加速度為agtan列車的加速度與小球相同，大小為gtan，方向水在豎直方向有首先