牛顿第二定律-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第四章运动和力的关系牛顿第二定律新知导入通过上节课的学习，我们知道：用数学式子表示就是：a∝F加速度与力的关系aF（1） 当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受力成正比。加速度与质量的关系（2） 当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成反比。用数学式子表示就是：a

∝1/m1/ma

力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系？今天我们来找出这个数量关系。新知导入一、牛顿第二定律的表达式思考讨论：小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？新知讲解甲：猜想中的a-F图像乙：根据实际数据作出的a-F图像新知讲解多次类似的实验发现：每次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。大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。一、加速度与力、质量的关系a∝

Fa=kF/m正比于a∝m1a∝mFF＝kma

k为比例系数2、牛顿第二定律可表述为：a∝

也可以写成等式：F＝kma新知讲解1、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。其中k是比例系数。注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所受的合力。新知讲解思考与讨论：取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是m/s2，根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？在F＝kma公式中：当k＝1时，质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度，则这个力F＝ma＝1kg·m/s2所以力F的单位就是千克米每二次方秒。新知讲解二、力的单位1、力F的单位F＝ma＝1kg·m/s2读作：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。牛顿新知讲解（1）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：F＝ma2、牛顿第二定律的表述（2）力的独立性原理：物体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，这个性质叫作力的独立性原理。适用范围：牛顿第二只定律只适用于惯性参考系，惯性参考系是指相对于地面静止或匀速的参考系牛顿第二定律只适用于宏观（相对于分子、原子）、低速（远小于光速）运动的物体。F=ma合力新知讲解思考1：在牛顿第二定律的表达式F=ma中，F与a这两个矢量的方向关系是怎么样？物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度a的方向与力F的方向是一致的。思考2：在F=ma中，F与a具有什么关系？加速度与合外力存在着瞬时对应关系：同时产生，同时消失，同时变化。新知讲解思考4：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量？由牛顿第二定律：F＝ma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。思考3：牛顿第二定律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？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。1.同体性:

F、m、a对应于同一研究对象2.因果性

:

力是产生加速度的原因3.矢量性

:

a与F

的方向总是相同4.瞬时性

:

a与F

同时存在同时消失5.独立性:

每个力独立产生一个加速度F1=ma1、F2=ma2，实际加速度是每个力产生的加速度的矢量和牛顿第二定律的性质力和运动的关系F合一定a一定匀变速运动例：自由落体F合变化a变化非匀变速运动F合=0a=0

静止或匀速运动平衡状态

牛顿第二定律定律的意义：揭示了力与运动的关系，加速度是二者之间联系的桥梁新知讲解应用牛顿第二定律解题的一般步骤：三、牛顿第二定律的应用1、确定研究对象。2、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。4、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。汽车重新加速时的受力情况例1、某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。汽车减速时受力情况GFNf阻f阻FFNG解：沿汽车运动方向建立坐标轴第一阶段，汽车做匀变速运动v0=100km/h=27.8m/s，t=70s，v=0GFNf阻由牛顿第二定律得：F合=F－f阻

=2000N-437N=1563N第二阶段，汽车重新起步加速f阻FFNG动力学的两类基本问题1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度．也就是确定了物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况．解题思路：加速度a运动学公式运动情况第一类问题受力情况牛顿第二定律加速度a另一类问题牛顿第二定律运动学公式例2、一辆重4t的汽车，从静止开始，在水平路上行驶，已知发动机的牵引力为1600N，汽车在运动时所受的阻力为车重的0.02倍（取g=10m/s2），求：（1）汽车在开出后加速度的大小．（2）汽车经过多长时间它的速度可达10m/s．合力←→加速度Ff解：①t/sv解：②例3、一辆速度为4m/s的自行车，在水平公路上无动力的滑行40m后停止。如果自行车和人和总质量是100kg,自行车受到的阻力是多大ft/sv解：合力←→加速度1、一个物体，质量是4㎏，受到互成120o角的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小都是20N，这个物体的加速度是多少？解法一：F1F20F等边三角形xy0F1F2解法二：合力←→加速度ɑ课堂练习2、如图所示，物体的质量m=4kg，与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，在倾角为37°、F=10N的恒力作用下，由静止开始加速运动，g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8求：（1）物体做加速运动时的加速度a；（2）若t1=10s时撤去F，物体还能滑行时间t2和距离xFmgNf解：②解：①t/sv撤去F合力←→加速度3、一位滑雪者如果以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始计时，至3.8s末，雪橇速度变为零。如果雪橇与人的质量为m=80kg，求滑雪者受到的阻力是多少？（g取10m/s2）合力←→加速度θmgNfF1F2θθ解：t/sv新知讲解科学漫步：用动力学方法测质量由牛顿第二定律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。太空中质量的测量课堂练习1、（2019•上海）在太空中测宇航员质量，测量仪器提供拉力、并测出宇航员的——————，根据———————————得出宇航员的质量。加速度牛顿第二定律课堂练习2、（2019春•海陵区校级月考）光滑水平面上的一个物体，质量为2kg，处于静止状态。当它受到一个水平恒力作用后，在头2.0s内移动了8m。那么，该物体受水平力作用之后的加速度大小为————m/s2，所受的水平恒力大小为————N。48课堂练习3.下面说法正确的是（

）A.物体（质量一定,下同）所受合外力越大，加速度越大；B.物体所受合外力越大，速度越大；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,物体的速度逐渐减小；D.物体的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。A课堂练习4、下列说法中正确的是（

）A.在公式F=ma中，F、m、a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高速运动电子（接近光速）的运动情况；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1．质量为0.4kg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动，滑行6m时，小滑块的速度为6m/s，此时撤去拉力，又经3s停下。该拉力的大小为（

）CA．0.8NB．1.2NC．2ND．2.8N拓展提高2、一物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平拉力F=10N作用下从静止开始运动,其速度与位移满足等式v2=8x（其中v的单位为m/s，x的单位为m），g取10m/s2,