高中物理 4.3 牛顿第二定律课件 新人教版必修1.ppt

由前面的知识我们知道 在一条直线上运动的物体 其运动状态的改变是指哪一物理量的改变 速度的改变 即产生了加速度 导入新课 物体运动状态的改变 即速度改变 的原因是什么呢 物体运动状态的改变实际上是物体速度发生了改变 改变的原因是受到了外力的作用 知识回顾 想一想 那么物体运动状态的改变还与哪些因素有关呢 第四章牛顿运动定律 4 3牛顿第二定律 1 知识与技能掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式 学会用控制变量法探究 会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算 教学目标 2 过程与方法归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系 进而总结出牛顿第二定律 培养学生的概括能力和分析推理能力 渗透物理学研究方法的教育 3 情感态度与价值观通过学生之间的讨论 交流与协作探究 培养团队合作精神 渗透物理学研究方法的教育 认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦 增进学习物理的情感 教学重 难点 教学重点熟练且准确的操作实验 牛顿第二定律的特点 教学难点牛顿第二定律的理解 物理学研究方法 控制变量法的掌握 1 牛顿第二定律2 力的单位3 牛顿第二定律的性质 本节导航 实验一 材料 物体a和b 两平滑的相同木板 若干钩码 已知 a和b是相同的小物块 且 实验效果 a运动状态改变慢 b运动状态改变快 实验分析 对于a 对于b f为为物体与木板之间的摩擦力 实验结论 在物体质量m一定的情况下 越大 物体的运动状态越易改变 实验二 材料 物体a和b 两相同木板 若干钩码 已知 已知a和b是材料相同的物体 且实验要求 使a和b在相同拉力作用下在木板上运动 观察现象 计算出两物体受到的摩擦力 从而把物体受到的摩擦力抵消掉 2 视频 牛顿第二定律的演示实验 加速度与合外力和物体的质量之间究竟有什么关系呢 1 控制变量法 研究多个物理量之间的关系时 先控制一些物理量不变 依次研究某一个因素的影响 保持物体质量一定 研究加速度和合外力的关系 保持物体所受的合外力一定 研究加速度和物体质量的关系 教学方法 下面也可通过控制变量法来研究f m a三者之间的关系 1 先保持m一定 研究f和a的关系 由实验一得物体的加速度随着合外力的增大而增大 推断 2 再保持f一定 研究a和m的关系 由前面的实验二得物体的加速度随着质量的增大而减小 推断 2 定量探究加速度与合外力 质量的关系 气垫导轨实验 器材介绍 1 气垫导轨 替换长木板 减小摩擦 2 标尺 测长度 3 滑块 替换小车 4 挡板5 光电门6 数字计时器 精确测量时间间隔 7 小桶 砝码 细绳 定滑轮 替换下滑力 气垫导航实验实验图 实验原理 首先将两个光电门相距一定距离固定在轨道上 即控制位移相等 然后固定一个滑块的起始位置 使滑块上的挡光片在第一个光电门的出光孔的附近 保证物体一开始运动就开始计时 由于滑块下面是空气 因此它受到的摩擦力很小 保证滑块受到的拉力就是合外力 由公式得 在的情况下 如果位移s不变 则加速度a与时间t的平方成反比 即那么我们需要知道物体经过位移s所需要的时间t 实验注意点 1 滑块初速度 2 导轨要水平 0 实验步骤 使滑块在质量m 0 165kg不变 所受拉力f不同的情况下 作几次匀加速运动 记录下每种情况的拉力f和时间t值 此演示实验误差较小 重复做其数据基本不变 测量数据记录如下 g 9 8n kg 实验结论 存在一定的微小误差 但可以近似认为相等 即 所以当滑块质量不变的情况下 滑块的加速度与滑块所受的合外力成正比 即 使滑块所受拉力不变 f合 2ng 9 8n kg 质量m不同的情况下 作几次匀加速运动记录下每种情况的质量m和时间t值 此演示实验误差较小 重复做其数据基本不变 测量数据记录如下 结论 存在一定的微小误差 但可以近似认为相等 即所以当滑块所受拉力不变的情况下 滑块的加速度与滑块的质量成反比 即 2 力的单位 1牛 1千克 米 秒2 由前面已知牛顿第二定律的公式f kma 式子的k是比例常数 如果公式中的物理量选择合适的单位 可以使k 1 从而使公式简化 我们知道 在国际单位制中 力的单位是牛顿 牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的 使质量是1千克的物体产生1米 秒2加速度的力 叫做1牛顿 即 可见 如果都用国际单位制的单位 在上式中就可以使k 1 上式简化成 f ma 这就是牛顿第二定律的数学公式 3 牛顿第二定律的性质 瞬时性 加速度和力的关系是瞬时对应 a与f同时产生 同时变化 同时消失 矢量性 加速度的方向总与合外力方向相同 独立性 当物体受到几个力的作用时 可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分加速度的合成 适应范围 是对宏观 低速物体而言 牛顿第二定律的性质 1 这节课以实验为依据 采用控制变量法的方法进行研究 2 定义力的单位 牛顿 使得k 1 得到牛顿第二定律的简单形式f ma 3 物体所受合外力恒定 其加速度恒定 合外力为零 加速度为零 4 合外力决定了加速度 而加速度影响着物体的运动情况 课堂小结 高考链接 1 08 广东 质量为m的物体从高处释放后竖直下落 在某时刻受到的空气阻力为f 加速度为a 1 3g 则f的大小为 b f 2 3g c f mg d f 4 3g a f 1 3g 2 08 江苏 一质量为m的探空气球在匀速下降 若气球所受浮力f始终保持不变 气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关 重力加速度为g 现欲使该气球以同样速率匀速上升 则需从气球吊篮中减少的质量为 a b c d 0 1 当作用在物体上的合外力不等于零的情况下 以下说法正确的是 a 物体的速度一定越来越大b 物体的速度可能越来越小c 物体的速度可能不变d 物体的速度一定改变 课堂练习 2 下列说法正确的是 a 物体在恒力作用下 速度变化率均匀增大b 物体在恒力作用下 速度变化率不变c 物体在恒力作用下 速度变化率大小与恒力的大小成正比 d 物体在恒力作用下速度逐渐增大 3 物体放在光滑的水平面上 在水平力作用下从静止开始作直线运动 当水平拉力逐渐减小时 它的加速度 它运动的速度将 当该力减为零后 物体将 匀速运动 减小 增大 4 一个物体从静止运动 5s内的位移为75m 物体受到摩擦力为4n 物体质量为2kg 则物体所受拉力f 16n 1 解答 没有矛盾公式f ma中的f指的是物体所受的合力 我们用力提放在地面上的很重的