牛頓第二定律高中物理教案

第頁共頁牛頓第二定律高中物理教案牛頓第二定律高中物理教案三維目的知識(shí)與技能1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式、2、理解公式中各物理量的意義及互相關(guān)系、3、知道在國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)展有關(guān)的計(jì)算、過程與方法1、通過對(duì)上節(jié)課實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)，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，體會(huì)大師的做法與勇氣、2、培養(yǎng)學(xué)生的概括才能和分析^p推理才能、情感態(tài)度與價(jià)值觀1、浸透物理學(xué)研究方法的教育、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、3、通過牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)于生活并效勞于生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、教學(xué)重點(diǎn)牛頓第二定律的特點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)1、牛頓第二定律的理解、2、理解k=1時(shí)，F(xiàn)=ma、教具準(zhǔn)備多媒體課件課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程［新課導(dǎo)入］師：利用多媒體播放上節(jié)課做實(shí)驗(yàn)的過程，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，迅速把課堂氣氛變成研究討論影響物體加速度原因這一課題中去、學(xué)生觀看，討論上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、師：通過上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，我們知道當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系？生：當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的作用力成正比、師：當(dāng)物體所受力不變時(shí)物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系？生：當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比、師：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？［新課教學(xué)］一、牛頓第二定律師：通過上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，我們?cè)僖淮巫C明了：物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比、師：如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來？生：a∝師：如何把以上式子寫成等式?生：需要引入比例常數(shù)ka=k師：我們可以把上式再變形為F=kma、選取適宜的單位，上式可以簡化、前面已經(jīng)學(xué)過，在國際單位制中力的單位是牛頓、其實(shí)，國際上牛頓這個(gè)單位是這樣定義的：質(zhì)量為1kg的物體，獲得1m/s2的加速度時(shí)，受到的合外力為1N，即1N=1kgm/s2可見，假如各量都采用國際單位，那么k=1，F(xiàn)=ma這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、師：牛頓第二定律不僅描繪了F、m、a的數(shù)量關(guān)系，還描繪了它們的方向關(guān)系，結(jié)合上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的探究，它們的方向關(guān)系如何？生：質(zhì)量m是標(biāo)量，沒有方向、合力的方向與加速度方向一樣、師：對(duì)，我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓第二定律表達(dá)出來呢？生：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向一樣、師：加速度的方向與合外力的方向始終一致，我們說牛頓第二定律具有同向性、【討論與交流】〔多媒體演示課件〕一個(gè)物體靜止在光滑程度面上，從某一時(shí)刻開場(chǎng)受到一個(gè)方向向右、大小為5N的恒定外力作用，假設(shè)物體質(zhì)量為5kg，求物體的加速度、假設(shè)2s后撤去外力，物體的加速度是多少？物體2s后的運(yùn)動(dòng)情況如何？學(xué)生進(jìn)展分組討論師：請(qǐng)同學(xué)們踴躍答復(fù)這個(gè)問題、生：根據(jù)牛頓第二定律F=ma，可得a=，代入數(shù)據(jù)可得a=1m/s2，2s后撤去外力，物體所受的力為零，所以加速度為零、由于物體此時(shí)已經(jīng)有了一個(gè)速度，所以2s以后物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、師：剛剛這位同學(xué)說2s后物體不再受力，那么他說的對(duì)不對(duì)呢？生：不對(duì)、因?yàn)榇藭r(shí)物體仍然受到重力和程度地面對(duì)它的支持力、師：那么在這種情況下的加速度又是多少呢？生：仍然是零，因?yàn)橹亓椭С至Φ暮狭榱悖ｎD第二定律中物體所受的力是物體所受的合力，而不是某一個(gè)力、師：非常好、以后我們?cè)诶门ｎD第二定律解題時(shí)一定要注意這個(gè)問題，即用物體所受的合力來進(jìn)展處理、【課堂訓(xùn)練】討論a和F合的關(guān)系，并判斷下面哪些說法不對(duì)，為什么、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、力停頓作用，加速度也隨即消失答案：ABCD老師點(diǎn)評(píng)：牛頓第二定律是表示力的瞬時(shí)作用規(guī)律，描繪的是力的瞬時(shí)作用效果是產(chǎn)生加速度、物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向來決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí)，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失、這就是牛頓第二定律的瞬時(shí)性、師：根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個(gè)較小的力來程度推桌子，為什么沒有推動(dòng)呢？這和牛頓第二定律是不是矛盾？生：不矛盾，因?yàn)榕ｎD第二定律中的力是合力、師：假如物體受幾個(gè)力共同作用，應(yīng)該怎樣求物體的加速度呢？生：先求物體幾個(gè)力的合力，再求合力產(chǎn)生的加速度、師：好，我們看下面一個(gè)例題、多媒體展例如題【例1】一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)、現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值逐漸減小到零，又逐漸使其恢復(fù)到原值〔方向不變〕，那么A、物體始終向西運(yùn)動(dòng)B、物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)C、物體的加速度先增大后減小D、物體的速度先增大后減小生1：物體向東的力逐漸減小，由于原來合力為零，當(dāng)向東的力逐漸減小時(shí)，合力應(yīng)該向西逐漸增大，物體的加速度增大，方向向西、當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時(shí)，物體的合力再次為零，加速度減小、所以加速度的變化情況應(yīng)該先增大后減小、生2：物體的加速度先增大后減小，所以速度也應(yīng)該先增大后減小、生3：這種說法不對(duì)，雖然加速度是有一個(gè)減小的過程，但在整個(gè)過程中加速度的方向始終和速度的方向一致，所以速度應(yīng)該一直增大，直到加速度為零為止、師：對(duì)、一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒有直接的關(guān)系，只要加速度的方向和速度的方向一致，速度就一直增大、多媒體展例如題【例2】某質(zhì)量為1000kg的汽車在平直路面上試車，當(dāng)?shù)竭_(dá)72km／h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過20s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？〔假定試車過程中汽車受到的阻力不變〕學(xué)生討論解答生：物體在減速過程的初速度為72km/h=20m/s，末速度為零，根據(jù)a=得物體的加速度為a＝－1m/s2，方向向后、物體受到的阻力f＝ma＝－1000N、當(dāng)物體重新啟動(dòng)時(shí)牽引力為2000N，所以此時(shí)的加速度為a2=＝1m/s2，方向向車運(yùn)動(dòng)的方向、師：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、生：1、確定研究對(duì)象、2、分析^p物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫出研究對(duì)象的受力分析^p圖、3、求出合力、注意用國際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位、4、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、師：牛頓第二定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位，希望同學(xué)們可以理解牛頓第二定律并且可以純熟地應(yīng)用它解決問題、【課堂訓(xùn)練】如圖4－3－1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)后又返回斜面底端、試分析^p在物體運(yùn)動(dòng)的過程中加速度的變化情況、圖4－3－1解析：在物體向上滑動(dòng)的過程中，物體運(yùn)動(dòng)受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的'合力平行于斜面向下，所以物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向是平行斜面向下的，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面向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑時(shí)小，所以物體將平行斜面向下做加速運(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)，而且還與物體開場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)有關(guān)、［小結(jié)］這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了1、牛頓第二定律：F=ma、2、牛頓第二定律具有同向性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性、3、牛頓第二定律解決問題的一般方法、［布置作業(yè)］教材第85頁問題與練習(xí)、［課外訓(xùn)練］1、設(shè)雨滴從很高處豎直下落，所受空氣阻力f和其速度v成正比、那么雨滴的運(yùn)動(dòng)情況是A、先加速后減速，最后靜止B、先加速后勻速C、先加速后減速直至勻速D、加速度逐漸減小到零2、以下說法中正確的選項(xiàng)是Ａ、物體所受合外力為零，物體的速度必為零Ｂ、物體所受合外力越大，物體的加速度越大，速度也越大Ｃ、物體的速度方向一定與物體受到的合外力的方向一致D、物體的加速度方向一定與物體所受到的合外力方向一樣3、一個(gè)物體正以5m/s的速度向東做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某一時(shí)刻開場(chǎng)受到一個(gè)方向向西、大小為3N的恒定外力作用，假設(shè)物體質(zhì)量為5kg，求：2s末物體的速度、4、如圖4－3－2所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N、完全一樣的彈簧秤甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量1kg的物塊、在程度地面受騙小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧秤的示數(shù)均為10N、當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤甲的示數(shù)變?yōu)?N、這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是圖4－3－2A、2m/s2B、4m/s2C、6m/s2D、8m/s2參考答案1、答案：B解析：分析^p雨滴的受力情況，發(fā)現(xiàn)雨滴受豎直向下的重力和向上的空氣阻力，重力的大小方向不變，空氣阻力隨速度的增大而增大，所以物體的加速度a=應(yīng)該逐漸變小最終為零，此時(shí)雨滴的速度最大，以后雨滴做勻速運(yùn)動(dòng)、2、答案：D3、分析^p與解答：由于物體受到恒定外力是向西的，因此產(chǎn)生恒定加速度的方向也是向西的，與物體初速度方向相反，故物體應(yīng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)、由牛頓第二定律可知：a==m/s2=0、6m/s2由勻減速直線運(yùn)動(dòng)公式可知：2s末物體速度為v2=v0－at=〔5－0、6×2〕m/s=3、8m/s方向向東、4、解析：因彈簧的彈力與其形變量成正比，當(dāng)彈簧秤甲的示數(shù)由10N變?yōu)?N時(shí)，其形變量減少，那么彈簧秤乙的形變量一定增大，且甲、乙兩彈簧秤形變量變化的大小相等，所以，彈簧秤乙的示數(shù)應(yīng)為12N、物體在程度方向所受到的合外力為F=T乙－T甲=12N－8N=4N、根據(jù)牛頓第二定律，得物塊的加速度大小為a==m/s2=4m/s2、答案：B說明：無論題中的彈簧秤原來處于拉伸狀態(tài)或壓縮狀態(tài)，其結(jié)果一樣、同學(xué)們可自行通過對(duì)兩種情況的假設(shè)加以驗(yàn)證、板書設(shè)計(jì)3牛頓第二定律內(nèi)容物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向一樣表達(dá)式F=ma說明〔1〕同向性：加速度的方向與力的方向始終一致〔2〕瞬時(shí)性：加速度與力是瞬間的對(duì)應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失〔3〕同體性：加