牛顿第二定律单位制.doc

沂水四中 2010- 2011 学年度第一学期
高一、物理 * 必修1* 讲案
编写： 刘兆强 审核：赵德强
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课型
新授课
课题
§4.3牛顿第二定律 单位制
学习目标
1. 知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.
2.理解牛顿第二定律内容，表达式的确切含义，这是本节的重点.
3. 本节还有一个重点就是会用牛顿第二定律进行计算.
4. 知道单位制、基本单位和导出单位的概念.
5. 明确国际单位制，七个基本物理量和力学中三个基本物理量
学习重点
牛顿第二定律的表达式及应用
学习难点
牛顿运动定律的应用
知识回顾：
匀变速直线运动的三个基本公式；
1、速度与时间的关系式
2、位移与时间的关系式
3、速度与位移的关系式
教学过程：
知识点一牛顿第二定律
(1)内容：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.
(2)表达式：
，在国际单位制中 k= 1，即
(3)物理意义：力是产生加速度的原因.
(4)力学单位“牛顿”的含义：使质量为1kg 的物体产生的加速度需要的力为1牛顿.
2.对牛顿第二定律的理解
(1)瞬时性：a 与 F合同时产生，同时变化，同时消失，为瞬时对应关系.
(2)矢量性： 表达式，是矢量任一时刻 a 的方向均与合外力F 的方向一致，当合外力方向变化时a 的方向同时变化，即 a 与F合 的方向在任何时刻均相同.
(3)同体性：公式中各物理量都是同一物体的.
(4)独立性：当物体同时受到几个力作用时，各个力部满足 F=ma，每个力都会产生一个加度，这些加速度的矢量和即为物体具有的合加速度. 故牛顿第二定律可表示为

问题1.静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，物体是否立即获得加速度，是否立即有了速度？

问题2. 用一个很小的力去推很重的桌子，却推不动它，是否说明这个力没有产生加速度？

典例一；关于牛顿第二定律和变形公式下列说法中正确的是 （ ）
A. 物体的加速度与物体受到的任何一个力成正比，与物体的质量成反比
B. 物体的加速度与物体受到的合力成正比，与物体的质量成反比
C. 物体的质量与物体受到的合力成正比，与物体的加速度成反比
D. 物体的质量与物体受到的合力及物体的加速度无关
变式1 在牛顿第二定律的数学表达式 F= kma 中，有关比例系数k 的说法，正确的是( )
A.k 的数值由 F、m、a 的数值决定 B.k 的数值由 F、m、a 的单位决定
C. 在国际单位制中，k=1 D. 在任何情况下k都于 1
例二、.如图 4-3-1 所示，物体 P 以一定的初速度V沿光滑水平面向右运动，与一个右端固定的轻质弹箕相撞，并被弹箕反向弹回. 若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定律，那么在 P与弹簧发生相互作用的整个过程中
A.P 的加速度大小不断变化，方向也不断变化
B.P 的加速度大小不断变化，但方向只改变一次
C.P 的加速度大小不断改变，当加速度数值最大时，速度最小
D. 有一段过程，P 的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大
变式2 物体运动的速度方向、加速度方向和所受合外力的方向的关系是 ( )
A. 速度方向、加速度方向和合外力方向总是相同的
B. 加速度跟合外力总是同方向，速度方向与它们的方向可能相同，也可能不同
C. 速度跟加速度总是同方向，但合外力的方向与它们可能相同，也可能不同
D. 物体的速度是由合外力产生的，所以速度方向总跟合外力的方向相同
知识点二、牛顿第二定律的应用方法和步骤
1. 用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象
(2)分析研究对象的受力情况和运动情况，画出示意图
(3)建立直角坐标系，通常选加速度方向为正方向
(4)根据牛顿第二定律 F =ma列方程求解
2. 建立直角坐标系的方法
(1)通常选加速度方向作为某一坐标轴的正方向正交分解力，列牛顿第二定律方程，F合 =ma.
(2)若物体的受力在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，解 a，列牛顿第二定律方程

例3、质量为6.0×103kg的汽车，在运动中受到的阻力为3.0×103N，当它的牵引力为1.2×104N时，加速度为多大？做何种运动？若撤去牵引力，仅在阻力的作用下汽车运动的加速度又为多大？做何种运动？（汽车在平直公路上行驶）

370
例4如图所示，质量为 4 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为 0. 5. 物体受到大小为 20N与水平方向成 370角斜向上的拉力 F作用时，沿水平面做匀加速运动，求：物体加速度的大小. (g取0. 8).

变式3如图 所示，质量m=10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F=20N的作用，则物体产生的加速度是( )
V
F
(g取10m/s2)

知识点三、瞬时作用问题
(1)绳的拉力可突变.
(2)弹簧两端均连有物体时弹簧的弹力不可突变.
例5、如图 4-3-6 所示，质量分别为m和 2m 的A 和B 两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂A球的细线剪断，此时A和B 两球的瞬时加速度分别是aA= aB =

变式4 (2010·全国高考)如图 4-3-7，轻弹簧上端与一质量为m 的木块 1相连，下端与另一质量为M的木块 2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块 1、2 的加速度大小分别为a1、a2'重力加速度大小为 g. 则有( )

知识点四、力学单位制
1. 基本量：在物理学中，选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量.
2. 基本单位和导出单位：
(1)基本单位：基本量的单位.
(2)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.
3. 单位制：基本单位和导出单位构成单位制.
( 1)国际单位制：国际通用的、包括一切科学技术领域的单位制，在 1960年第 11届国际计量大会上通过的以米、千克、秒制为基础的国际单位制(简称 SI).
(2)国际单位制中的七个基本物理量和相应国际单位制中的基本单位如下表：
表见课本79页
其中力学范围内有三个基本单位，分别是米、千克、秒.
4.单位制在物理计算中的作用
1. 根据单位制的基本单位和已知的导出单位，可以利用物理公式推导出其他物理量的单位，并确定该公式的比例常数. 例如，在国际单位制中，根椐牛顿第二定律定义是质量为1 kg的物体产生加速度的力为 1 N，即 1 N=，这时F= kma 中，k = 1，所以 F=ma.
2．根据物理量的单位还可以发现错误，在查阅资料或进行计算的过程中，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的.
3. 我们在学习了单位制之后，用物理规律解决问题时，要将所有物理量的单位都统一到国际单位制中，用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代人，从而使计算简便，并且这样求得的物理量的单位也是国际单位.)
例6一物块在10N恒力作用下，产生50 cm/s2 的加速度，以下在求物体质量的计算中，运算正确、简捷而又规范的是

不懂问题记录处：

作业：1、完成课下巩固练习 2、预习下一节课的学案
牛顿第二定律当堂达标
1.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解，正确的是 ( )
A. 由 F=ma 可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比
B. 由可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其运动的加速度成反比
C. 由可知物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比
D. 由 F=ma 可知，物体所受的合外力由物体的加速度决定
2．对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力 F，当力刚开始作用瞬间
A. 物体立即获得速度
B. 物体立即获得加速度
c. 物体同时获得速度和加速度
D. 由于物体没有来得及运动，所以速度和加速度都为零
3. 质量为 m 的物体从高处静止释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力，为 F阻加速度为是，则 F阻 的大小 ( )

4．如图 4-3-8 所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为 F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度 a 向右运动. 若保持力的方向不变而增大力的大小，则
A.a 变大
B.a 不变
C.a变小
D. 因为物块的质量未知，故不能确定 a变化的趋势
5．关于力学单位制，以下说法中正确的是
A. kg、m/s、N等单位为导出单位
B. kg、m、s都是基本单位
C. 牛顿第二定律的表达式 F= kma，式中各物理量取国际单位时，k =1
D. 在国际单位制中，质量的单位可以是 kg也可以是 g

牛顿第二定律课下巩固练习
1. 静止在光滑水平面上的木块，受到一个水平向右且逐渐减小的力的作用，在这个过程中，木块的运动情况是 ( )
A. 速度逐渐减小的变加速运动
B. 在力减小到零以前，做速度逐渐增大的变加速运动
c. 力减小为零时，速度也减小为零
D. 力减小为零时，速度达到最大值
2. 在光滑水平面上有一物块受一水平恒定推力 F掠 的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图 4-3-9 所示，当物块与弹簧接触后，下列说法正确的是
A. 物块接触弹簧后即做减速运动
B. 物块接触弹簧后先加速后减速
C. 当弹簧处于最大压缩量时，物块的加速度不等于零
D. 当物块的速度为零时，它所受的合力为零
3. 质量皆为 m 的A、B 两球之间系着一个不计质量的轻弹簧，放在光滑水平台面上，A 球紧靠墙壁，如图 4-3-10 所示，今用力 F将B 球向左推压弹簧，平衡后，突然将力 F撤去的瞬间
A.A 的加速度为F/2m
B.A 的加速度为零
C.B 的加速度为F/2m
D.B 的加速度为F/m
4. 如图 4-3-12 所示，物体 A 的质量为 10 kg，放在水平地面上，物体 A 与地面间的动摩擦因数μ= 0. 2，如果用与水平面成的力拉它，为了产生的加速度，F需要多大？(g取

5. 跳伞运动员在下落过程中，假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即
，比例系数 k=，跳伞运动员与伞的总质量为 72 kg，起跳高度足够高，则：
( i)跳伞运动员在空中做什么运动？收尾速度是多大？
(2)当速度达到 4 m/s时，下落加速度是多大？

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