高中物理必修一教案：4.3 牛頓第二定律

1、.第三節(jié) 牛頓第二定律教學(xué)目的：一知識與技能：1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容；知道牛頓第二定律表達式確實切含義。2知道國際單位制中力的單位是怎樣定義的3知道量度式a=與決定式a=的區(qū)別。4能運用牛頓第二定律解決實際問題，并在解決問題的過程中掌握一定的解題方法。二過程與方法：培養(yǎng)學(xué)生分析才能，解決問題的才能。三情感態(tài)度與價值觀：通過實驗總結(jié)出自然規(guī)律；在討論中認識自然規(guī)律；在解決實際問題過程中應(yīng)用自然規(guī)律；在認識、應(yīng)用自然規(guī)律的過程中感受自然的微妙。教學(xué)重點：牛頓第二定律的理解。教學(xué)難點：牛頓第二定律的應(yīng)用。教學(xué)方法：分析歸納法、講授法、討論法教學(xué)用具：多媒體軟件教學(xué)過程：一導(dǎo)入新課：師：上一節(jié)我們

2、用實驗研究了加速度跟外力和質(zhì)量的定量關(guān)系。我們是如何研究這三個量之間的關(guān)系的呢？生：先保持物體的質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，再保持物體的受力一樣，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。師：在實驗后得出什么結(jié)論？生：質(zhì)量不變，加速度與力成正比，物體的受力一樣，加速度與質(zhì)量成反比。投影：當m不變時，aF ；當F不變時，a 師：這個實驗中，我們使用了一種研究問題常用的方法，同學(xué)們知道是什么方法嗎？生：控制變量法師：其實在研究多個物理量之間的關(guān)系時，我們常使用控制變量法。投影：控制變量法-在研究多個物理量之間的關(guān)系時，常使用的一種研究方法。二新課教學(xué)1牛頓第二定律師：從上一節(jié)實驗我們已經(jīng)得到aF、a的結(jié)論，其實

3、這一個結(jié)論也同樣符合大量的實驗和觀察到的事實。由此可知這是一條一般性的規(guī)律，假如用文字表述我們就可以寫成：投影：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，這就是牛頓第二定律。師：假如用比例式來表示，應(yīng)該如何表達？生：a或Fma投影：a或Fma 師：上式是一條比例式，假如寫成等式又如何表達？生：F=kma投影：F=kma師：式中K是比例系數(shù)，F(xiàn)指的是物體所受的合力。2力的單位：師：同學(xué)們在初中道力的單位是牛頓，但同學(xué)們知道一牛頓的力有多大嗎？投影：由F=kma當k=1時，F(xiàn)=ma取m=1kg a=1m/s2那么:F=ma=1kg×1m/s2 =1kg·m/s2kg

4、83;m/s2就是力的單位。我們規(guī)定1kg·m/s2為一個單位的力，為了紀念牛頓，我們就把一個單位力的稱為1牛頓，所以1N=1kg·m/s2，意思就是一牛頓的力相當于把質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度所需的力。所以當m,a取國際單位時，K=1，牛頓第二定律就表述為：a= 問:1N= kg·cm/s23關(guān)于牛頓第二定律特征的幾個討論：例題：如右圖所示，質(zhì)量為m的物體置于光滑程度面上，假如受到向右程度力的作用。討論1：1向右的程度力F產(chǎn)生的加速度方向向哪里？2當向右的程度力F改為向左時產(chǎn)生的加速度方向向哪里？由此可以得出什么結(jié)論？總結(jié)：加速度的方向跟產(chǎn)生加速

5、度的力的方向一樣，由于加速度和力都是矢量，我們把這個特點叫做牛頓第二定律的矢量性特征。討論2：結(jié)合上面例子，討論下面問題：1物體受拉力F 前做什么運動？2物體受到拉力作用后做什么運動？3撤去拉力后物體做什么運動？由此得出什么結(jié)論？總結(jié)：物體運動的加速度隨合力的變化而變化，存在著瞬時對應(yīng)的關(guān)系，這是牛頓第二定律的瞬時性特征。討論3：在上例中假如程度面不光滑，物體程度向右加速運動：1程度方向受哪些力作用？2這些力會產(chǎn)生加速度嗎？3這些力可以合成嗎？加速度呢？合力跟合加速度有何關(guān)系？由此得出什么結(jié)論？分析如右圖1、2、3、4所示總結(jié)：物體受幾個力作用時，分力產(chǎn)生分加速度，合力產(chǎn)生合加速度。這是牛頓第

6、二定律的獨立性特征。從以上討論可以知道牛頓第二定律具有矢量性，瞬時性，獨立性特征。4、關(guān)于例1的教學(xué)。例題1：某質(zhì)量為1100kg的汽車在平直的公路面試車，當?shù)竭_100km/h的速度時關(guān)閉發(fā)動機，經(jīng)過70s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時牽引力為2019N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？假設(shè)試車過程中汽車受到的阻力不變。1分析：第一階段：第二階段：2解：在試車的第一階段，加速度為a=-汽車受到的阻力為F阻=ma=-=-N=-437N負號表示阻力的方向與速度的方向相反。在重新起步并加速后，汽車除了受到上述阻力外，還受到牽引力F，汽車所受到的合力為F合=2019N437N=1563N由牛頓第二

7、定律可得汽車的加速度a=m/s2 =1.42m/s2加速度的方向與速度的方向一樣。3點評：在第一階段，加速度與阻力都為負值，方向一樣。表達了牛頓第二定律的矢量性特征。在第一階段阻力對應(yīng)于阻力產(chǎn)生的加速度。第二階段，合力對應(yīng)于合力產(chǎn)生的合力加速度，表達了牛頓第二定律的獨立性特征。討論4：公式a=和a=都可以用來計算加速度，這兩條式子哪一條是量度式？哪一條是決定式？力、加速度、速度和速度變化量之間有什么關(guān)系？總結(jié)：1a= 為量度式，可以通過計算速度的變化率來計算加速度。2a=為決定式，可以用產(chǎn)生加速度的力跟質(zhì)量的比值來計算。3由a=、vt=v0+at可以知道，加速度的大小取決于合力，而當加速度一定

8、時，速度的大小除了取決于初速度還取決于加速時間。例如：汽車起動時，要用較大的牽引力，這時加速度很大，但速度并不大，而起動之后，開車人就要換擋，減小牽引力，這時加速度減小，而速度很大。5關(guān)于例題2的教學(xué)：例題2:一個物體，質(zhì)量是2kg，受到互成1200角的兩個力F1和F2的作用，這兩個力的大小都是10N，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？（1） 通過下面簡單的解法設(shè)疑。如圖，因為 F1=F2=10N，F(xiàn)1、F2的夾角1200，根據(jù)平行四邊形定那么有：F合=F1=F2=10Na=5m/s22引導(dǎo)學(xué)生參考課本例題解法用動畫演示如何運用正交分解法，把F1F2分解合成求合力3 問：為什么例題中，比較復(fù)雜地先把

9、F1、F2沿x軸，y軸分解再合成求合力呢？通過下面的例題，說明正交分解法的重要例：一個質(zhì)量為m的物體，受到一個與程度方向成角的F1一個與程度方向成角F2作用，如圖，并且F1不等于F2 ，求物體在程度方向產(chǎn)生的加速度為多大？解：用正交分解法把F1 ，F(xiàn)2分解，如圖：指出：這一種沿x軸，y軸分解合成的方法，我們叫做正交分解法,在解決力的分解合成時，正交分解法非常重要。問：如何選擇坐標軸的方向呢？根本的原那么是可以使問題簡化：如：4回到課本例題：討論5：例題2還有什么解法？根據(jù)牛頓第二定律的獨立性特點：6“說一說質(zhì)量不同的物體，所受的重力不一樣，它們自由下落時加速度卻是一樣的，你怎樣解釋？根據(jù)牛頓第二定律:a=g與物體的質(zhì)量無關(guān).7科學(xué)漫步：用動力學(xué)方法測質(zhì)量。示意圖如右所示那么a= a=m2 =-m18練習(xí)：1一個物體受到F1=4N的力，產(chǎn)生a1=2m/s2的加速度，要使它產(chǎn)生 a2=6m/s2的加速度，需要施加多大的力？參考答案:12N2甲、乙兩輛實驗小車，在一樣的力作用下，甲車產(chǎn)生的加速度為1.5 m/s2, 乙車產(chǎn)生的加速度為4.5m/s2,甲車的質(zhì)量是乙車的幾倍?參考答案:3倍3小車里懸掛一小球，如下圖，當小車以加速度a運動時，懸線與豎直線有一固定角度。小球質(zhì)量為50g,a=5.0m/s2.求懸線對小球的拉力T及與豎直面夾角。參考答案