《牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計(jì)【高中物理必修1】

[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式的確切含義.2.知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.3.能應(yīng)用牛頓第二定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題.4.了解什么是單位制，知道力學(xué)中的三個(gè)基本單位.一、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體的加速度跟受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比.F(1)在國(guó)際單位制中，力的單位就是根據(jù)牛頓第二定律定義的．使質(zhì)量為1_kg的物體產(chǎn)公式中k＝1.(2)在國(guó)際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式為F＝ma.二、物理量與單位制1．單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制.(1)基本單位：選定幾個(gè)物理量的單位作為基本單位.(2)導(dǎo)出單位：根據(jù)有關(guān)公式，導(dǎo)出其他有關(guān)物理量的單位，這些導(dǎo)出的單位叫導(dǎo)出單2．在國(guó)際單位制中，長(zhǎng)度單位米(m)、時(shí)間單位秒(s)和質(zhì)量單位千克(kg)屬于基本單位.一、牛頓第二定律[問題設(shè)計(jì)]由上一節(jié)的探究我們已經(jīng)知道當(dāng)小車的質(zhì)量不變時(shí)，小車的加速度與它所受的力成正1x[要點(diǎn)提煉]1．牛頓第二定律的表達(dá)式2．對(duì)牛頓第二定律的理解變化時(shí)a的方向同時(shí)變化，即a與F的方向在任何時(shí)刻均相同.(5)獨(dú)立性：當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力作用時(shí)，各個(gè)力都滿足F加速度，這些加速度的矢量和即為物體具有的合加速度．故牛頓第二定律可表示為(1)力與加速度為因果關(guān)系．加速度與合力方向總相同、大小與合力成正比.(2)力與速度無因果關(guān)系．合力與速度方向可以同向，可以反向；合力與速度方向同向時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，反向時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng).(3)兩個(gè)加速度公式的區(qū)別ΔvFa=Δt是加速度的定義式，是比值法定義的物理量，a與v、v、t均無關(guān)；a＝m是加速度的決定式，加速度由其受到的合力和質(zhì)量決定.[延伸思考]在地面上，停著一輛卡車，你使出全部力氣也不能使卡車做加速運(yùn)動(dòng)，這與牛頓第二定律矛盾嗎？為什么？答案不矛盾，牛頓第二定律公式中的F指的是物體受到的合力，大卡車在水平方向上故卡車不做加速運(yùn)動(dòng).二、物理量與單位制[問題設(shè)計(jì)]美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在20世紀(jì)末曾發(fā)射過一個(gè)火星探測(cè)器，但它由于靠火星過近，結(jié)果因溫度過高而起火，并脫離軌道墜入火星的大氣層．航空航天局調(diào)查事故原因時(shí)發(fā)現(xiàn)：原來探測(cè)器的制造商洛克希德·馬丁公司計(jì)算加速度時(shí)使用了英制單位，而噴氣推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的工程師理所當(dāng)然地認(rèn)為他們提供的數(shù)據(jù)是以國(guó)際單位制算出來的，并把這些數(shù)據(jù)直接輸入電腦．從這次事故的原因上，你能得到什么啟示？答案在國(guó)際上采用統(tǒng)一的單位制是非常重要的，也是非常必要的.[要點(diǎn)提煉](1)國(guó)際單位制中的基本量國(guó)際單位制中選定長(zhǎng)度(l)、質(zhì)量(m)、時(shí)間(t)、電流(I)、熱力學(xué)溫度(T)、發(fā)光強(qiáng)度(I)、物質(zhì)的量(n)七個(gè)量為基本量.(2)國(guó)際單位制中的力學(xué)單位①基本單位②常用的導(dǎo)出單位s速度(v)，由公式v＝t導(dǎo)出，單位：m/s.vt－v0加速度(a)，由公式a＝t導(dǎo)出，單位：m/s2.此外還有功、功率、壓強(qiáng)等等.(1)單位制可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程計(jì)算時(shí)首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)際單位制中，用國(guó)際單位制中的基本單位和導(dǎo)出單位表示，這樣就可以省去計(jì)算過程中單位的代入，只在數(shù)字后面寫上相應(yīng)待求量的單位即可，從而使計(jì)算簡(jiǎn)便.(2)推導(dǎo)物理量的單位物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí)，同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位.(3)判斷比例系數(shù)的單位根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系，可判斷公式中比例系數(shù)有無單位，如公式F＝kx中k的單(4)單位制可檢查物理量關(guān)系式的正誤根據(jù)物理量的單位，如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問題，或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致，那么該公式或計(jì)算結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的.一、對(duì)牛頓第二定律的理解例1下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F＝ma及其變形公式的理解，正確的是()FFFF二、對(duì)單位制的理解與應(yīng)用F例2在解一道計(jì)算題(由字母表達(dá)結(jié)果的計(jì)算題)時(shí)，一個(gè)同學(xué)解得位移s＝2m(t1＋t2)，用單位制的方法檢查，這個(gè)結(jié)果()解析可以將右邊的力F、時(shí)間t和質(zhì)量m的單位代入公式看得到的單位是否和位移s的單位一致；還可以根據(jù)F＝ma，a＝v/t，v＝s/t，將公式的物理量全部換算成基本量的單位， F就容易判斷了．在s＝2m(t1＋t2)式中，左邊單位是長(zhǎng)度單位，而右邊的單位推知是答案B二、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用例3如圖1所示，一質(zhì)量為8kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩(1)在拉力F作用下物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)撤去拉力時(shí)物體的速度大??；(3)撤去拉力F后物體運(yùn)動(dòng)的距離.解析(1)對(duì)物體受力分析，如圖所示F-μN(yùn)(2)撤去拉力時(shí)物體的速度v＝a1t(3)撤去拉力F后由牛頓第二定律得2解得a2=-μg2m/s2EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up5(2),v)sEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),v)例4如圖2所示，質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，物體受到大小為20N、與水平方向成37°角斜向右下的推力F作用時(shí)，沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求物體加速度的大小．(g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)解析取物體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，建立直角坐標(biāo)系.在水平方向上：Fcos37°-f＝ma①又因?yàn)椋篺=μN(yùn)③21．牛頓第二定律和力的單位(1)內(nèi)容2．牛頓第二定律的特點(diǎn)(1)因果性；(2)瞬時(shí)性；(3)矢量性；(4)同體性；(5)獨(dú)立性.(1)國(guó)際單位制中的力學(xué)單位：長(zhǎng)度的單位米(m)、時(shí)間的單位秒(s)、質(zhì)量的單位千克(k(2)單位制的應(yīng)用①簡(jiǎn)化計(jì)算過程②推導(dǎo)物理量的單位③判斷比例系數(shù)的單位④檢查物理量關(guān)系式的正誤1．(對(duì)單位制的理解)關(guān)于力學(xué)單位制，下列說法正確的是()解析所謂導(dǎo)出單位，是利用物理公式和基本單位推導(dǎo)出來的，力學(xué)中的基本單位只有三個(gè)，即kg、m、s，其他單位都是由這三個(gè)基本單位衍生(推導(dǎo))出來的，如“牛頓”(N)是2．(單位制的應(yīng)用)有幾個(gè)同學(xué)在一次運(yùn)算中，得出了某物體位移s的大小同其質(zhì)量m、速度v、作用力F和運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系式分別如下，其中一定錯(cuò)誤的是()vmEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(3),v)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),v)3．(牛頓第二定律的理解)關(guān)于牛頓第二定律，以下說法中正確的是()A．由牛頓第二定律可知，加速度大的物體，所受的合力一定大B．牛頓第二定律說明了，質(zhì)量大的物體，其加速度一定小D．對(duì)同一物體而言，物體的加速度與物體所受到的合力成正比，而且在任何情況下，加速度的方向，始終與物體所受的合力方向一致答案D解析加速度是由合力和質(zhì)量共同決定的，故加速度大的物體，所受合力不一定大，質(zhì)量大的物體，加速度不一定小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；物體所受到的合力與物體的質(zhì)量無關(guān)，故C錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知，物體的加速度與物體所受到的合力成正比，并且加速度的方向4．(牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)如圖3所示，質(zhì)量為4kg的物體靜止于水平面上．現(xiàn)用大小為40N，與水平方向夾角為37°的斜向右上的力拉物體，使物體沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng)(g，sin