高中物理人教必修一《3 牛頓第二定律》獲獎說課課件

1、3 牛頓第二定律第四章 運動和力的關系第1課時引入新課引入新課【情境素材】殲擊機靈活的動作得益于它的矢量發(fā)動機1。講授新課一、牛頓第二定律回顧上節(jié)課的結論。在物體的質(zhì)量一定時，加速度與這個物體所受到的外力成正比。在物體所受的外力一定時，加速度與這個物體的質(zhì)量成反比。一、牛頓第二定律大量的實驗和觀察到的事實都可以得出與上節(jié)課實驗同樣的結論，由此可以總結出一般性的規(guī)律：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。牛頓第二定律一、牛頓第二定律質(zhì)量一定時，加速度與外力的關系可表示為 其中，k1為比例系數(shù)。寫成等式為外力一定時，加速度與質(zhì)量的關系可表示為寫成

2、等式為其中，k2為比例系數(shù)。(1)(2)(3)(4)將(2)式和(4)聯(lián)立起來可得其中，k為比例系數(shù)。k的數(shù)值取決于a、F、m單位的選取。一、牛頓第二定律當k=1時，質(zhì)量為1 kg的物體在某力的作用下獲得1 m/s2的加速度，則這個力F = ma = 1 kgm/s2如果我們把這個力叫作“一個單位”的力的話，力F的單位就是千克米每二次方秒。后人為了紀念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號N 表示。在質(zhì)量的單位取千克（kg），加速度的單位取米每二次方秒（m/s2），力的單位取牛頓（N）時，牛頓第二定律可以表述為F = ma二、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律的性質(zhì)（1）瞬時性。當力作用于物體上時，物體

3、瞬時就會產(chǎn)生相應的加速度，沒有時間延遲。（2）矢量性。當力作用在物體上時，加速度的方向與力的方向相同。（3）同體性。加速度與外力是相對于同一物體而言的。（4）因果性。力是產(chǎn)生加速度的原因。（5）獨立性。如果物體受到多個力（可以是自然的多個力，也可以是分解或合成后的多個力）的作用，那么各自的力產(chǎn)生各自的加速度。二、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律與第一定律的關系牛頓第一定律用數(shù)學式可表示為F=0a=0牛頓第二定律的數(shù)學式為F=ma，當F=0時，也可得出F=0a=0牛頓第一定律是不是牛頓第二定律的特例？二、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律與第一定律的關系(1)牛頓第一定律不是實驗定律，它是以伽利略

4、的“理想實驗”為基礎，經(jīng)過科學抽象、歸納推理而總結出來的；牛頓第二定律是通過探究加速度與力和質(zhì)量的關系得出的實驗定律。(2)牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例，而是不受任何外力的理想情況，在此基礎上，牛頓第二定律定量地指出了力和運動的聯(lián)系：Fma。二、對牛頓第二定律的理解牛頓第二定律的意義在牛頓第一定律的基礎上，牛頓第二定律定量地指出了力、質(zhì)量、加速度的關系。牛頓第二定律是聯(lián)系動力學與運動學的橋梁。若已經(jīng)知道了物體的受力情況，則由牛頓第二定律求出物體的運動情況。若已經(jīng)知道了物體的加速度，則可求出物體的受力情況。典題剖析典題剖析例1 在平直路面上，質(zhì)量為1 100 kg 的汽車在進行研發(fā)的測試，

5、當速度達到100 km/h時取消動力，經(jīng)過70 s 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2 000 N，產(chǎn)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: (1)由運動求力。以汽車為研究對象，對其進行受力分析。重力G、支持力FN、摩擦力Ff重力、地面對汽車的支持力在豎直平面內(nèi)，不對水平方向上的加速度作貢獻。不需要考慮。GFNFf典題剖析例1 在平直路面上，質(zhì)量為1 100 kg 的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100 km/h時取消動力，經(jīng)過70 s 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2 000 N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的

6、阻力不變。分析: (2)由力求運動。以汽車為研究對象重力G、牽引力F牽、支持力FN、摩擦力Ff重力G、支持力FN在豎直平面內(nèi)，不對水平方向上的加速度作貢獻。牽引力與阻力的合力提供汽車前進的加速度。GFNFfF牽典題剖析例1 在平直路面上，質(zhì)量為1 100 kg 的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100 km/h時取消動力，經(jīng)過70 s 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2 000 N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變。GFNFf解： （1）以汽車為研究對象，設汽車運動的方向為正方向。根據(jù)加速度的定義可知汽車取消動力后的加速度為由牛頓第二定律得汽車所受的阻

7、力為代入數(shù)據(jù)解得Ff=-473 N，方向與汽車運動的方向相反。典題剖析例1 在平直路面上，質(zhì)量為1 100 kg 的汽車在進行研發(fā)的測試，當速度達到100 km/h時取消動力，經(jīng)過70 s 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2 000 N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變。GFNFf解:（2）重新啟動后，汽車所受的合力為F=F牽+Ff由牛頓第二定律可重新啟動后汽車的加速度為聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)解得a2=1.42 m/s2。F牽典題剖析例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

8、，通過測定偏角的大小就能確定列車的加速度。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: 列車的加速度與小球的加速度是相同的，故求出小球的加速度即可知列車的加速度。小球受到了向下的重力、細線對小球的沿細線方向的拉力。因為小車在水平方向上做加速運動，在豎直方向上沒有運動。故可將細繩對小球的拉力分解為沿水平方向和豎直方向上的兩個力。水平方向上的分力提供小球的加速度，豎直方向上的拉力用來平衡重力。典題剖析例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。在某次測定中，懸線與豎直方向的夾角為，求列車的加速度。解：將細繩的拉力FT分解為水平方向上的力Fx和豎直方向上的Fy。在豎直方向上FTcos=FyFy=mg在水平方向上FTsin=FxFx=ma聯(lián)立以上各式解得a=gtan。典題剖析借題發(fā)揮（1）本題中列車的加速度