高中物理 6.2 牛顿第二定律同步备课课件 鲁科版必修1.ppt

教师用书独具演示 第2节牛顿第二定律 课标解读1 使学生掌握在研究三个物理量之间关系时 用控制变量法实现 2 指导学生根据原理去设计实验 处理实验数据 得出结论 3 掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式 4 知道在国际单位制中力的单位 牛顿 是怎样定义的 5 会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算 教学地位牛顿第二定律是动力学的核心规律 是本章重点和中心内容 而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫 本节是探索规律的实验 重点就是让学生亲身体验探究过程 在教师的引导下学生动手 动脑进行设计研究 体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法 只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法 达到掌握方法 提高能力的目的 新课导入建议复习导入复习提问 物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变 标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么 回答 物体运动状态的改变是指速度的改变 加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量 通过上一节学习 我们知道 物体的质量越大 物体的运动状态越难改变 物体的质量越小 物体的运动状态越易改变 请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下 加速度的大小与哪些物理量有关 学生猜想 加速度的大小与物体的受力 质量有关 课前预习安排 1 通读教材2 填写 课前自主导学 教学流程设计 步骤1 导入新课 本节教学地位分析 步骤2 提问 检查预习效果 步骤3 a 完成 探究1 可变换角度更改或补充例题启发学生理解探究内容 b 完成 迁移应用 c 也可联系 当堂双基达标 的相关内容 步骤4 同步骤3但要变换形式 改变方法完成 探究2 3 4 步骤5 指导学生完成 当堂双基达标 并检查学习效果 进行个别指导 此项内容也可融合在课堂互动探究中 步骤6 先由学生总结本节内容 教师点评并小结 布置课下完成 课后知能检测 演示结束 1 实验目的 探究加速度与 三者的关系 2 实验原理控制变量法 1 保持物体的 不变 测量物体在不同外力作用下的加速度 探究加速度与外力的关系 探究的方法是采用根据实验数据绘制图象的方法 也可以采用比较的方法 看不同的外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系 实验探究 加速度与力 质量的关系 力 质量 质量 2 保持物体所受的 相同 测量不同质量的物体在该力作用下的加速度 探究加速度与质量的关系 探究的方法是采用根据实验数据绘制图象的方法 3 要测量的物理量小车与其上砝码的总质量m 用 测量 小车受的拉力f 用天平测出 和 的质量m 由f m g算出 小车的加速度a 通过 在纸带上打出的点测算出 力 天平 砂桶 砂子 打点计时器 4 实验数据的处理技巧 1 探究加速度与力的关系以 为纵坐标 为横坐标 根据各组数据在坐标系中描点 如果这些点在一条过原点的直线上 说明a与f成正比 2 探究加速度与质量的关系 a f a 1 基本知识 1 内容 物体加速度的大小与所受 的大小成正比 与物体的 成反比 加速度方向与 的方向相同 2 数学表达式 f 3 单位 牛顿 的规定 把使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度的力规定为1n 即1n 牛顿第二运动定律 合外力 质量 合外力 ma 1kg m s2 2 思考判断 1 牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例 2 我们用较小的力推一个很重的箱子 箱子不动 可见牛顿第二定律不适用于较小的力 3 加速度的方向跟合力的方向没必然联系 3 探究交流赛车为什么它的质量比一般的小汽车质量小的多 而且还安装一个功率很大的发动机 提示 为了提高赛车的灵活性 由牛顿第二定律可知 要使物体有较大的加速度 需减小其质量或增大其所受到的作用力 赛车就是通过增加发动机动力 减小车身质量来增大启动 刹车时的加速度 从而提高赛车的机动灵活性的 这样有益于提高比赛成绩 1 基本知识 1 一个物理公式在确定了相关物理量的数量关系的同时 也确定了物理量的 关系 2 国际单位制由 和 组成 3 力学中的三个基本物理量是 长度 质量 时间 它们的单位为基本单位 国际单位制中依次是 秒 s 4 导出单位 在力学中利用 从三个基本单位导出的其他单位 力学单位制 单位 基本单位 导出单位 米 m 千克 kg 物理公式 2 思考判断 1 kg m s n是基本单位 2 kg m s是基本单位 3 只有在国际单位制中 牛顿第二定律的表达式才是f ma 3 探究交流基本量 基本单位 国际单位制中的基本单位有何区别 提示 基本量是根据物理运算需要而选定的少数几个物理量 如力学中的 长度 质量 时间 基本单位是基本量的单位 有国际单位制中的基本单位和常用基本单位之分 国际单位制中的基本单位是唯一的 而常用基本单位可有多个 例如质量的国际单位是 千克 常用单位有 克 毫克 斤 公斤 等 问题导思 1 探究加速度和质量的关系时需要控制变量吗 2 如何改变物体的质量呢 3 图象法处理数据一定要作a m图象吗 实验步骤 数据处理和注意事项 1 实验步骤 1 用天平测出小车和小盘 包括其中砝码 的质量分别为m0 m0 并把数值记录下来 2 按图6 2 1所示将实验器材安装好 小车上不系绳 图6 2 1 3 在长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板 以平衡摩擦力 4 将小盘通过细绳系在小车上 接通电源放开小车 用纸带记录小车的运动情况 取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘的重力m0g 5 保持小车的质量不变 改变小盘 包括其中砝码 的质量重复步骤 4 多做几次实验 每次小车应从同一位置释放并记录好相应纸带 6 保持小车所受合力不变 在小车上加砝码 并测出小车和放上砝码后的总质量m1 接通电源放开小车 用纸带记录小车的运动情况 取下纸带并在纸带上标上号码 7 继续在小车上加放砝码 重复步骤 6 多做几次实验 在每次得到的纸带上标上号码 2 数据处理 1 把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中 由以上数据画出它的a f关系图象如图6 2 2所示 通过a f关系图象 我们可以得出小车的加速度a与力f成正比 图6 2 2 2 把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中 图6 2 3 3 注意事项 1 平衡摩擦力时不要挂重物 整个实验平衡了摩擦力后 不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量 都不需要重新平衡摩擦力 2 实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量 只有如此 砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3 每次释放小车时 小车应靠近打点计时器并且先接通电源再放小车 当小车靠近滑轮时用手按住小车 4 各纸带上的加速度a 都应是该纸带上的平均加速度 5 作图象时 要使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 离直线较远的点是错误数据 可舍去不予考虑 2013 济宁高一检测 在做 探究加速度和力 质量的关系 的实验中 保持小车和砝码的总质量不变 测得小车的加速度a和拉力f的数据如表所示 1 根据表中的数据在坐标系上作出a f图象 图6 2 4 2 图象斜率的物理意义是 3 小车和砝码的总质量为 kg 4 图线 或延长线 与f轴截距的物理意义是 审题指导 根据题设中所给数据在坐标纸中正确标注合适坐标 然后准确描点是解决本题的关键 解析 1 根据所给数据在所给坐标系中准确描点 作出的a f图象如图所示 2 根据 1 中图象可知 保持小车和砝码的总质量不变 小车的加速度a和拉力f成正比 若保持力f不变 改变小车和砝码的总质量 通过实验探究可知小车的加速度a与小车和砝码的总质量成反比 因此可以判断 1 中图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数 4 由a f图象可知 当力f 0 1n时 小车开始运动 说明此时小车受到的阻力为0 1n 答案 1 见解析 2 小车和砝码总质量的倒数 3 1 4 小车受到的阻力为0 1n 1 2012 昌江高一期末 如图6 2 5所示是某同学根据实验数据画出的图象 下列说法中正确的是 图6 2 5 a 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大b 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小c 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大d 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 答案 ad 问题导思 1 合外力与加速度有怎样的关系 2 作用在物体上的各个力都产生加速度吗 当其中一个力变化时 其余力产生的加速度变化吗 3 f ma中各物理量必须对应同一物体吗 对牛顿第二定律的理解 1 牛顿第二定律的物理意义牛顿第二定律提示了加速度与力和质量的定量关系 指明了加速度大小和方向的决定因素 更进一步阐明了力不是维持物体运动的原因 而是改变物体的运动状态即产生加速度的原因 2 物体受到的合外力与加速度的关系 如图6 2 6所示 一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧 其左端固定在小车上 右端与一小球相连 设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态 若忽略小球与小车间的摩擦力 则在此段时间内小车可能是 a 向右做加速运动b 向右做减速运动c 向左做加速运动d 向左做减速运动 图6 2 6 审题指导 解答该题注意应用以下程序 解析 小球所受到的合外力等于弹簧对小球的弹力f 方向水平向右 由牛顿第二定律可知 小球必定具有向右的加速度 由于小球与小车相对静止 所以小车具有向右的加速度 由于小车的速度方向可能向左 也可能向右 故小车可能向右加速运动或向左减速运动 答案 ad 力和运动关系的定性分析根据牛顿第二定律先由受力情况分析加速度 再由加速度与速度的关系分析运动性质 即同向加速运动 反向减速运动 2 2012 安徽高考 如图6 2 7所示 放在固体斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑 若在物块上再施加一个竖直向下的恒力f 则a 物块可能匀速下滑b 物块仍以加速度a匀加速下滑c 物块将以大于a的加速度匀加速下滑d 物块将以小于a的加速度匀加速下滑 图6 2 7 答案 c 问题导思 1 单位制的建立有何物理意义 2 在利用物理公式进行计算时 为什么要统一国际单位 3 单位制能检验计算结果的正 误吗 单位制在物理计算中的应用 1 简化表达式的书写在利用物理公式进行计算时 为了在代入数据时不使表达式过于繁杂 我们要把各个量换算到同一单位制中 这样计算时就不必一一写出各量的单位 只要在所求结果后写上对应的单位即可 2 检验计算结果各量的单位统一成国际单位制单位 只要正确地应用公式 计算结果必定是用国际单位制单位来表示的 只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在力学国际单位制中的单位完全一致时 该运算过程才可能是正确的 若所求物理量的单位不对 则结果一定错 3 推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时 同时也确定了各物理量的单位关系 所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系 推导出物理量的单位 1 较大或较长的单位 统一成国际单位制单位后 如不方便书写 可用科学计数法表示 如 1 m 10 6m 2 比较某个物理量不同值的大小时 必须先把它们的单位统一到同一单位制中 再根据数值来比较 2013 烟台一中高一检测 质量为1 5t的汽车在前进中受到的阻力是车重的0 05倍 汽车在水平地面上做匀加速直线运动时 5s内速度由36km h增至54km h 求汽车发动机的牵引力的大小 g取10m s2 审题指导 物理计算问题中给出的几个物理量的单位不一定是统一的国际单位 一般先将其换算成统一的国际单位 这样在计算过程中就不必将单位一一代入进行运算 答案 2 25 103n 3 在研究匀变速直线运动的实验中 取计数时间间隔为0 1s 测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值 s 1 2cm 若还测出小车的质量为500g 则关于加速度 合外力大小及单位 既正确又符合一般运算要求的是 解析 在应用公式进行数量运算的同时 也要把单位带进运算 带单位运算时 单位换算要准确 可以把题中已知量的单位都用国际单位表示 计算结果的单位就是用国际单位表示的 这样在统一已知量的单位后 就不必一一写出各个量的单位 只在数字后面写出正确单位即可 选项a中 s 1 2cm没变成国际单位 c项中的小车质量m 500g没变成国际单位 所以均错误 答案 bd 如图6 2 8所示 轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连 下端与另一质量为m的木块2相连 整个系统置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间木块1 2的加速度大小分别为a1 a2 重力加速度大小为g 则有 综合解题方略 牛顿第二定律 的瞬时性 图6 2 8 审题指导 将木板沿水平方向突然抽出 弹簧的长度没变 弹力没变 答案 c 轻绳 轻杆 轻弹簧 橡皮条的弹力问题1 它们的共同点是 质量忽略不计 都因发生弹性形变产生弹力 同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关 2 它们的不同点是 备课资源 教师用书独具 牛顿牛顿 1642 1727年 英国物理学家和数学家 在伽利略被隔离软禁死去那年的圣诞节 1642年12月25 日 牛顿出生于英国离伦敦不远的林肯郡沃斯索普村一农户家中 他的父亲在他出生前就去世了 他是一个多病而又腼腆的孩子 1661年入剑桥三一学院学数学 当时并未显示出有过人之处 1665年疫病流行使剑桥大学关闭 牛顿回乡间住了18个月 直到开学 这18个月是牛顿一生最有收获的时期 在这段时间内孕育了他一生学术成就的基础思想 牛顿一生中对科学事业作出的贡献 遍及物理学 数学 天文学等领域 他在伽利略等人工作的基础上进一步深入研究 先后建立了成为经典力学基础的牛顿运动定律 发展了开普勒等人的研究成果 建立了万有引力定律 初步考察了行星运动规律 解释了潮汐现象 预言了地球不是正球体 建立了经典力学的基本体系 1666年用三棱镜分析日光 发现日光是由不同颜色的光组成的 从而确定了光谱分析的基础 1675年 他观察到了著名的牛顿环现象 为光的干涉提供了实验事实 1704年 在 光学 一书中阐述了光现象和光的本性 提出了光的微粒说 牛顿因发明望远镜而被选为英国皇家学会会员 1687年牛顿出版了巨著 自然哲学的数学原理 独立建立了微积分学的基础和牛顿二项式定理 开创了数学史上的新纪元 动力学的研究开始于伽利略 牛顿继承了伽利略的工作 使经典力学发展到一个成熟阶段 后来总结出了运动定律 1696年牛顿被任命为伦敦造纸厂监督 1705年被授予爵士称号 在最后25年里 一直未作出任何重要发现 1727年3月20日深夜 牛顿在伦敦逝世 后人为了表示对牛顿卓越功绩的尊敬 把经典力学叫做牛顿力学 1 在下面列举的物理量的单位中 不属于国际单位制力学基本单位的是 a 千克 kg b 米 m c 牛 n d 秒 s 解析 在上面列举的物理量单位中 属于国际单位制力学基本单位的是千克 kg 米 m 秒 s 牛 n 属于国际单位制力学导出单位 故选c 答案 c 2 关于本节的实验操作 下列说法中符合实际的