高中物理第四章第3節(jié)牛頓第二定律教案新人教版必修1

1、高中物理第四章第3節(jié)牛頓第二定律教案新人教版必修1教材分析牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)部分的核心內(nèi)容，它具體地、定量地回答了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，即加速度與 它所受外力的關(guān)系，以及加速度與物體自身的慣性一一質(zhì)量的關(guān)系；況且此定律是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)的橋 梁，它在中學(xué)物理教學(xué)中的地位和作用不言而喻，所以本節(jié)課的教學(xué)對(duì)力學(xué)是至關(guān)重要的.本節(jié)課是在上 節(jié).探究結(jié)果的基礎(chǔ)上加以歸納總結(jié)得出牛頓第二定律的內(nèi)容，關(guān)鍵是通過(guò)實(shí)例分析強(qiáng)化訓(xùn)練讓學(xué)生深入理 解，全面掌握牛頓第二定律，會(huì)應(yīng)用牛頓第二定律解決有關(guān)問(wèn)題.教學(xué)重點(diǎn)牛頓第二定律應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)牛頓第二定律的意義課時(shí)安排1課時(shí)三維目標(biāo)1.知識(shí)與技能（1）掌握牛頓第二定律的

2、文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式.（2）理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系.（3）知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.（4）會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.過(guò)程與方法（1）以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定 律.（2）認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法.情感、態(tài)度與價(jià)值觀滲透物理學(xué)研窕方法的教育，體驗(yàn)物理方法的魅力.教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課情景導(dǎo)入多媒體播放劉翔在國(guó)際比賽中的畫而.如圖.邊播放邊介紹：短跑運(yùn)動(dòng)員在起跑時(shí)的好壞.對(duì)于取得好成績(jī)十分關(guān)鍵，因此，發(fā)令槍響必須奮力蹬 地，發(fā)揮自己的最大體能，以獲得最大的加速度，在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)

3、到最大的運(yùn)動(dòng)速度.我們學(xué)習(xí)了本節(jié) 內(nèi)容后就會(huì)知道，運(yùn)動(dòng)員是怎樣獲得最大加速度的.復(fù)習(xí)導(dǎo)入利用多媒體播放上節(jié)課做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，引起學(xué)生的回憶，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生再一次體會(huì)成功的 喜悅，并討論上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果.問(wèn)題：當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時(shí)，物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在 怎樣的關(guān)系呢？推進(jìn)新課一、牛頓第二定律為了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生帶著以下幾個(gè)問(wèn)題閱讀課本7475頁(yè)的內(nèi)容：.牛頓第二定律的內(nèi)容是怎樣表述的？.它的比例式如何表示，式中各符號(hào)表示什么？3.式中各物理量的單位是什么，其中力的單位“牛頓”是怎樣定義的？學(xué)生用35分鐘閱讀結(jié)束后，讓學(xué)生回答以

4、上幾個(gè)問(wèn)題：明確：1.內(nèi)容：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比.2.比例式：a8康者尸8m或者寫成等式尸=%. m式中a表示物體的加速度，尸表示物體所受的力，0表示物體的質(zhì)量，4是比例系數(shù).3.式中各物理量在國(guó)際單位制中的單位分別是m/s、N. kg.在以上各量都用國(guó)際單位制中的單位時(shí)左=1,那么當(dāng)物體的質(zhì)量是s=l kg,在某力的作用下它獲得 的加速度是a=l m/s，時(shí)，F(xiàn)=ma kgX 1 ni/s=l kg m/s:我們就把這個(gè)力叫做“一個(gè)單位的力”，后人為了紀(jì)念牛頓，就把力的單位稱作“牛頓”，用符號(hào)N 表示.問(wèn)題：上面我們研究的是物體受到一個(gè)力作用的情況，當(dāng)物體受到幾個(gè)力

5、作用時(shí)，上述規(guī)律又將如何 表述?讓學(xué)生討論分析后教師總結(jié)：物體加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.表達(dá)式：&=+或者尸介=m.m例1下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式尸=加及其變形公式的理解，正確的是（）.A.由尸=隨可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比B.由可知，物體的質(zhì)量與其所受合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比aC.由a=E可知，物體的加速度與其所受合力成正比，與其質(zhì)量成反比D.由用=可知，物體的質(zhì)量可以通過(guò)測(cè)量它的加速度和它所受到的合力而求出a解析：a=3加速度的決定式，&與尸成正比，與m成反比：產(chǎn)=皿說(shuō)明力是產(chǎn)生加速度的

6、原因，但 m不能說(shuō)尸與m成正比，與a成正比：卬=中卬與尸、a皆無(wú)關(guān).a答案：CD課堂訓(xùn)練關(guān)于在質(zhì)量s定時(shí)a和尸*的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是（）.A.只有物體受到力的作用，物體才具有加速度B.力恒定不變，加速度也恒定不變C.力隨著時(shí)間改變，加速度也隨著時(shí)間改變D.力停止作用，加速度也隨即消失E.物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小F.物體的加速度大小不變一定受恒力作用G.力的大小不變，方向改變，則加速度方向隨即改變，大小不變答案：ABCDG交流總結(jié)力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，力與物體的加速度具有矢量性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性等幾個(gè)特點(diǎn), 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：.矢量性.

7、物體加速度的方向與物體所受合外力的方向永遠(yuǎn)相同，時(shí)刻相同，合外力的方向即為加 速度的方向.瞬時(shí)性.加速度矢量與合外力矢量之間的正比關(guān)系具有瞬時(shí)性，即某時(shí)刻的合外力對(duì)應(yīng)著某時(shí)刻 的加速度，所以它適合解決物體在某一時(shí)刻或某一位置力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問(wèn)題.同時(shí)還表明物體只要一受到 合外力作用，物體立即產(chǎn)生加速度：合外力消失，加速度也立即消失.A.同體性：&=二各量都是屬于同一物體的，即研究對(duì)象的統(tǒng)一性.m.獨(dú)立性：尸門產(chǎn)生的a是物體的合加速度，x方向的合力產(chǎn)生才方向的加速度，y方向的合力產(chǎn)生y 方向的加速度.牛頓第二定律的分量式為冗=5曲5=皿多媒體展示例題例2某質(zhì)量為1 000 kg的汽車在平直路而上試

8、車，當(dāng)達(dá)到72 km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)20 s 停下來(lái)，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2 000 N,產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？（假定試 車過(guò)程中汽車受到的阻力不變）學(xué)生討論解答解析：物體在減速過(guò)程的初速度為72 km/h=20 la/s,末速度為零，根據(jù)a=上得物體的加速度為a=-l hl/s:,方向向后.物體受到的阻力/3=- 1 000 N.當(dāng)物體重新啟動(dòng)時(shí)牽引力為2 000 N,所以 尸+f此時(shí)的加速度為士=1 m/s）方向指向車運(yùn)動(dòng)的方向.m根據(jù)以上的學(xué)習(xí)，同學(xué)們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟.確定研究對(duì)象.分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫出研究對(duì)象的受

9、力分析圖.求出合力.注意用國(guó)際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位.根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解.課堂訓(xùn)練.如圖所示，一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動(dòng)，滑到頂點(diǎn)后又返回斜而底端.試分析在物體 運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中加速度的變化情況.解析：在物體向上滑動(dòng)的過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜而的合力平行于斜 而向下，所以物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向是平行斜而向下的，與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng)， 直至速度減為零.在物體向下滑動(dòng)的過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方 向平行斜而向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜而向下，但合力的大小比上滑時(shí)小，所以物體將平行斜

10、而向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小要比上滑時(shí)小.由此可以看出，物體運(yùn)動(dòng)的加速度是由物體受到的外力 決定的，而物體的運(yùn)動(dòng)速度不僅與受到的外力有關(guān)，而且還與物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)有關(guān). 一輛小車在水平地面上沿直線行駛，在車廂上懸掛的擺球相對(duì)小車靜止，其懸線與豎直方向成0 角，如圖所示.問(wèn)小車的加速度多大，方向怎樣？/ z/ 7 / / /解析：解法一：小球的受力情況如左下圖所示.由圖可知，尸合=sgtan以所以加速度水平向左.4.應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟活動(dòng)與探究課題：牛頓第二定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程.探究過(guò)程：步驟學(xué)生活動(dòng)教師指導(dǎo)目的1到圖書館、上網(wǎng)查閱有關(guān) 牛頓發(fā)現(xiàn)牛頓第二定律的 書籍介紹相關(guān)書籍.

11、讓學(xué)生更多地了解物理 規(guī)律的來(lái)之不易.培養(yǎng)學(xué)生的思考能力2根據(jù)查閱的資料，確定文 章主題和內(nèi)容解答學(xué)生提出的具體問(wèn)題3相互交流活動(dòng)的感受對(duì)優(yōu)秀文章進(jìn)行點(diǎn)評(píng)習(xí)題詳解.解答：沒(méi)有矛盾.牛頓第二定律公式尸=3中的尸指的是物體所受的合力，而不是其中的某一個(gè)力.我們用力提一個(gè)放 在地面上的很重的物體時(shí)，物體受到的力共有三個(gè)：手對(duì)物體向上的作用力E、豎直向下的重力G,以及 向上的支持力瓜如果凡VG,只是支持力三減小，這三個(gè)力的合力尸 =0,故物體的加速度為零，物體保 持不動(dòng).解答：由仔=生可得后=上凡=12 N.B a：a-.解答：由竺=生得加.解答：根據(jù)平行四邊形定則（如圖）這兩個(gè)力的合力為42X14X

12、cos45 N=19.8 N加速度的大小為a=-=- m/s:=9. 9 m/s:m 乙加速度的方向?yàn)椋号c合力方向相同，與兩個(gè)分力成45夾角.-Q-Qr F.解答：如圖，物體在水平方向受到兩個(gè)力的作用，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律：設(shè)小車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，則 尸一尸m= zz?a尸詛=尸一儂i=60 N-30X1. 5 N=15 N,跖 IA - / :a = - 0.3 m/ sm加速度方向與推力的方向相反.設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)本節(jié)課通過(guò)對(duì)上節(jié)課探究實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論進(jìn)行歸納總結(jié)引出牛頓第二定律.牛頓第二定律的內(nèi)容、比 例式本身較簡(jiǎn)單，但對(duì)牛頓第二定律深層理解和具體應(yīng)用對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定困難.本節(jié)課是通過(guò)多舉有針 對(duì)性的實(shí)例

13、，通過(guò)對(duì)實(shí)例的細(xì)致分析來(lái)突破這些困難的.精講多練，注重總結(jié)歸納是本教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn).備課資料一、物理公式與數(shù)學(xué)公式的區(qū)別學(xué)好物理離不開(kāi)數(shù)學(xué)，但不能把物理公式當(dāng)作數(shù)學(xué)公式來(lái)理解，這是因?yàn)槲锢砉脚c數(shù)學(xué)公式之間有 許多本質(zhì)上的區(qū)別.數(shù)學(xué)公式只表示數(shù)量大小間的關(guān)系，很少涉及各量間單位；物理量不但有大小，還有單位，因而 物理公式不僅表示各量的數(shù)量關(guān)系，而且還包含單位關(guān)系.例如由牛頓第二定律尸=始就可知，1 N=1 kg m/s=.許多物理公式，不僅表示各量間的大小關(guān)系，而且表示它們間的方向關(guān)系，例如根據(jù)Qsa可知, 物體加速度的方向與其所受合外力的方向相同，忽視這一點(diǎn)，就會(huì)犯錯(cuò)誤.數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系是從具

14、體的客觀事物中抽象概括出的，像y=f(x),它不與某個(gè)具體的物理過(guò) 程相聯(lián)系，所以在y與x之間沒(méi)有確定的因果關(guān)系，寫作y=f(X)時(shí)，x是原因，y是結(jié)果，通過(guò)公式變 形，可以找出上式的反函數(shù)。(y),在反函數(shù)中y是原因，x是結(jié)果.可見(jiàn)，由于公式形式的變化， 因果關(guān)系也隨之改變：物理公式是與某個(gè)物理過(guò)程相聯(lián)系的，它反映了該過(guò)程中的物理量之間的必然的因 果關(guān)系.例如牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式尸 =3中的尸、m、a三個(gè)量之間的因果關(guān)系是由物理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變 化過(guò)程本身決定的，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，無(wú)論以哪種形式出現(xiàn)(a= F=ma, J),尸、都是 ma原因，a是結(jié)果，由此可見(jiàn)，物理公式中，各量之間的

15、因果關(guān)系是不能隨意顛倒的.在學(xué)習(xí)物理時(shí)，要注意搞清物理公式中各量之間的因果關(guān)系，而不能把物理公式單純當(dāng)成數(shù)學(xué)公式去 理解.二、談?wù)劧膳c定理、定則物理學(xué)中的重要規(guī)律，如牛頓第三定律、以后要學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律等等，都是通 過(guò)實(shí)驗(yàn)得出或在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)科學(xué)推理得出的：而像力的平行四邊形定則，及以后要學(xué)習(xí)的動(dòng)能定理、 動(dòng)量定理，則是由理論推導(dǎo)得出的.知道了為什么有些規(guī)律叫某某定律，而另一些叫某某定理，對(duì)我們學(xué)習(xí)物理有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用.因?yàn)?物理定律都有實(shí)驗(yàn)事實(shí)背景，因此我們?cè)谡莆瘴锢矶蓵r(shí)，要特別注重定律得來(lái)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，注重過(guò)程， 不但使我們掌握了物理知識(shí)，而且也感悟了探求知識(shí)的方法

16、；而在學(xué)習(xí)物理定律時(shí)，則要注意該定理是在 什么條件下由什么規(guī)律推出的，從而使所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通.希望同學(xué)們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，注重物理知識(shí)的特點(diǎn)，你的學(xué)習(xí)定會(huì)事半功倍！三、牛頓牛頓（16421727年），英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家.在伽利略被隔離軟禁死去那年的圣誕節(jié)1642年12月25日，牛頓出生于英國(guó)離倫敦不遠(yuǎn)的林肯郡 沃斯索普村一農(nóng)戶家中.他的父親在他出生前就去世了，他是一個(gè)多病而又靦腆的孩子.1661年入劍橋三 一學(xué)院學(xué)數(shù)學(xué)，當(dāng)時(shí)并未顯示出有過(guò)人之處.1665年疫病流行使劍橋大學(xué)關(guān)閉，牛頓回鄉(xiāng)間住了 18個(gè)月，直到開(kāi)學(xué).這18個(gè)月是牛頓一生最有收 獲的時(shí)期.在這段時(shí)間內(nèi)孕育了他一生學(xué)術(shù)成就的基礎(chǔ)思想.牛頓一生中對(duì)科學(xué)事業(yè)作出的貢獻(xiàn)，遍及物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域.他在伽利略等人工作的基礎(chǔ) 上進(jìn)一步深入研究，先后建立了成為經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律：發(fā)展了開(kāi)普勒等人的研究成果，建立 了萬(wàn)有引力定律；初步考察了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解釋了潮汐現(xiàn)象，預(yù)言了地球不是正球體；建立了經(jīng)典力學(xué) 的基本體系.1666年用三棱鏡分析日光，發(fā)現(xiàn)日光是由不同顏色的光組成的，從而確定了光譜分析的基 礎(chǔ).1675年，他觀察到了著名的牛頓環(huán)現(xiàn)象，為光的干涉提供了實(shí)驗(yàn)事實(shí).17