人教版物理牛顿第二定律教学设计.doc

牛顿第二定律的教学设计教学目标：1、通过课本实验，进一步了解控制变量法是科学研究重要方法。2、理解物体的加速度 合外力 质量三者之间的关系，明确牛顿第二定律的内容和表达式的确切含义。3、知道国际单位制中力的单位是如何定义的，能用定律解简单的相关问题重 点：牛顿第二定律的内容及表达式难 点：对牛顿第二定律的理解，特别是对其瞬时性和矢量性的确切理解。教学方法：理论探究，实验探究，总结推广教 具：带米尺的双层轨道、两辆小车，砝码若干、细绳、天平教学过程： 导入新课：这一节由我和同学们一起学习第二节：牛顿第二定律 通过上节课的学习，我们知道： 物体的加速度a: 所受的外力F(随F而 F而, F不变a亦不变) 物体的质量m 有关(随m而m而,m不变亦不变) 知道a、F、m三者之间的这种特定关系，我们只能定性的去分析一些简单的问题，要进行定量的计算，我们还必须找出三者之间的定量关系。那么，a、F、m、之间到底存在怎样的定量关系呢？这就是我们今天要学习的 内容牛顿第二定律。 下面让我们通过实验，用“控制变量法”来探究a与F、m间的定量关系。所谓“控制变量法”，就是先控制一个量不变，去研究另外两个量之间的关系的方法。1、实验器材：两辆质量相等的小车（m1=m2=200克,这是我们研究的对象）2、带有刻度尺、定滑轮和双控连动刹车杆的双层导轨，其中定滑轮能通过细绳将小桶和小车连结，双控连动刹车则可控制两辆小车在两个不同的轨道上同时开始运动，同时停止运动3、系有细绳的小桶2个；4、质量不同的砝码若干。一、研究质量一定的情况下，加速度a与力F的关系实验要找出，m不变时，F的变化将引起a如何变化。因此，实验要解决两个问题，一是F如何变化，二是a如何变化。因为F等于桶内所加砝码的重力，即F=mg，只要分别记下每次放入两桶内的砝码的质量，就能得到力F的变化情况；a如何确定？可以通过两辆小车发生位移的比较，因S1=a1t2/2 S2=a2t2/2 我们可用双控连动刹车杆控制两车的运动时间相同，这样便会得到：a1/a2=S1/S2 这个式子告诉我们加速度的大小可以用位移的大小来体现。所以，实验要记的另一个量是：两小车在相同的时间内所发生的位移。次 序车 号小车的质量/g砝码的质量/g通过的距离S/cm第一次小车1200 20 26.20 cm小车2200 10 12.95 cm第二次小车3200 30 30.40 cm小车4200 10 10.12 cm第一次: F1 / F2 = m1 g / m2 g = m1/m2 =2/1 a1/a2 = F1/F2 a1 / a2 = S1 / S2 = 2/1 aF 第二次: F3/F4= m3 g / m4 g = m3/m4 = 3/1 a3/a 4 = F3/F4 a3 / a4 = S3 / S4 =3/1结论1：对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的外力成正比。一、 研究力F一定的情况下，加速度a与 质量m的关系我们在两小桶加入相同的砝码（20克）以保持力F不变，保持小车2的质量不变，依次增加小车1的质量，这里同样记下两个物理量，每次实验中的质量以及各自发生的位移。次 序车 号车的质量m/g通过的距离第一次1400 26.902200 54.10第二次3600 15.504 200 46.60第一次:m1/m2 = 2/1 a1/a2 = m2/m1a1/a2=S1/S2 = 1/2 a 1/m 第二次: m3/m4 = 3/1 a3/a4 = m4/m3a1/a2 = 1 / 3结论2：在相同外力作用下，物体的加速度与物体的质量成反比综合以上两结论，我们便会得到：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。 这就是牛顿第二定律。二、 牛顿第二定律1、 内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。2、 公式：aF/m即 Fma写成等式 F=kma其中k为比例常数。其大小与单位的选择有关。若单位选取合适，则可使k=1，现在我们来看国际单位制中k为多少？请同学们思考：在国际单位制中1牛顿的力是如何规定的？对！使 1kg的物体产生1m/s2加速度的力，叫1N，代入F=kma 即1N=k.1kg. 1m/s2所以 k=1 显然若F、m、a均取国际单位制，k=1 公式简化为：F=ma 3、 物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。表达式：F合=ma三、 说明1、 公式中的F是指物体受到的合外力。2、 公式F=ma已经给出了一个统一的单位制-国际单位制3、 深层理解还应注意以下四性：（1） 同体性：F、m、a是同一物体而言的，不能张冠李戴（2） 同向性：F=ma是矢量方程，加速度a的方向与合外力F的方向相同（3） 瞬时性：物体的加速度的大小和方向与所受的合外力的大小和方向是同步变化的，同时产生、同时消失、同时增大、同时减小（4） 独立性：物体受多个力的作用时每个分力都独立产生各自的分加速度，而与是否有其他力的作用无关，合力的加速度等于这些分力加速度的矢量和。 四：例题分析（课本例题） （1）学生阅读例题内容 （2）分析：要求物体的加速度质量m已知必须先求F1和F2的合力，而合力的大小可以用作图法求解，也可以用计算法求解。 （3）用投影片展示解题过程： 如图所示，建立平面直角坐标系，把力F1和F2分别沿x轴和y轴的方向分解F1的两个分力为：F2的两个分力为：F1y和F2y大小相等，方向相反，相互抵消，F1x和F2x的方向相同，所以： 已知合力F合和质量m，据F合ma，即可求得：五：小