高中物理《牛顿第二定律》教案45 新人教版必修1

用心 爱心 专心1 牛顿第二定律牛顿第二定律 教学目标 1 理解加速度与力的关系 知道得出这个关系的实验 2 理解加速度与质量的关系 知道得出这个关系的实验 3 知道国际单位制中力的单位是怎样定义的 4 理解牛顿第二定律的内容 知道牛顿第二定律表达式的确切含义 5 会用牛顿第二定律的公式进行计算 二 教学重点 对牛顿第二定律的理解 掌握及简单应用 三 教学难点 对牛顿第二定律瞬时性和矢量性的确切理解 教学过程 物体运动状态的改变需要有力的作用 物体运动状态改变的快慢 加速度 不仅与物 体所受力有关 还与物体的惯性有关 牛顿第二定律揭示了加速度与质量的关系 加速度与力和质量的关系 演示 如图 3 3 1 所示的实验装置 取两个质量相同的小车放在光滑的水平板上 绳 的另一端跨过定滑轮各挂一个盘 盘里分别放着不等的砝码 使两个小车在拉力作用下 做加速运动 拉力 F 的大小可以认为等于砝码的 包括砝码盘 的重量 小车的质量和 F 的大小 可以通过增减砝码来改变 车的后端也分别系上绳 用一只夹子夹住两根细 绳 以同时控制两两小车 使它们同时运动和停止运动 夹子 小车 小车 F1 F2 加速度和力的关系 研究前提 物体的质量保持一定 演示过程及测出的数据 参考 小车质量m kg作用力F N相等时间t内位移s m 小车 1 0 250200 8 小车 2 0 250100 4 结论 m 一定时 1 2 2 1 F F 由 2 2 1 ats 及 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 F F a a s s a a 即Fa 加速度和质量的关系 图 3 3 1 用心 爱心 专心2 研究前提 物体所受的作用力一定 演示过程及测出的数据 参考 小车质量m kg作用力F N相等时间t内位移s m 小车 1 0 500200 39 小车 2 0 250200 80 结论 F 一定时 1 2 2 1 m m 由 2 2 1 ats 及 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 m m a a s s a a 即 m a 1 牛顿第二定律 牛顿第二定律的表述 物体的加速度跟作用力成正比 跟物体的质量成反比 牛顿第二定律的数学表达式表述 m F a maF 写成等式为F kma 比例系数k与式中物理量单位的选取有关 若各量单位均用国际单位制中单位 则 k 1 1 牛顿 N 力的规定 使质量为 1kg的物体产生 1m s2的加速度的力 叫做 1N 牛顿第二定律 F ma 各量用国际制单位 对牛顿第二定律的深层理解 同体性 是指F合 m和a都是对于同一个物体而言的 矢量性 是指加速度和合外力都是矢量 加速度的方向取决于合外力的方向 牛顿第二定律公式是一个矢量式 牛顿第二定律的进一步表述 物体的加速度跟所受的合外力成正比 跟物体的质量 成反比 加速度的方向与合外力的方向相同 瞬时性 是指加速度与合外力存在瞬时对应关系 无论物体所受合外力的大小 和方向如何变化 物体运动的加速度大小和方向总与合外力方向同步变化 独立性 是指作用在物体上的每一个力都将独立地产生各自的加速度 与物体 是否受其它作用无关 我们称之为力的独作用原理 合力的加速度即是这些加速度的矢 量和 用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤 确定研究对象 进行受力分析和运动状态分析 画出受力的示意图 建立坐标系 即选取正方向 根据定律列方程 统一已知量单位 代值求解 检查所得结果是否符合实际 舍去不合理的解 例 1 下列说法正确的是 物体速度为零 合外力一定为零 物体合外力为零时 速度一定为零 物体合外力减小时 速度一定减小 物体合外力减小时 加速度一定减小 用心 爱心 专心3 解析 由F合 a v的关系知 a的大小及方向取决于合外力 故D正确 v F合无决定关系 故A B C错误 物体速度为零时 合外力不一定为零 如小球做自 由落体运动的瞬间 速度为零 但合外力为小球重力 物体合外力为零时 可以做匀速 直线运动或静止 速度不一定为零 物体合外力减小 则加速度减小 由a与v的关系 可知 当a与v方向相同时物体物体运动速度v总是增大的 正确选项为D 例 2 一个质量为 2kg的物体同时受到两个力的作用 这两个力的大小分别为 2N 和 6N 当两个力的方向变化时 物体的加速度大小可能为 1 m s2 2 m s2 3 m s2 4 m s2 解析 根据牛顿第二定律 如果一个物体同时受到几个力的作用 物体的加速度跟所 受的外力的合力成正比 题目所给的两个力大小分别为 2N和 6N 当两个力的方向相同 时合力最大 最大值为2 6 8 N 当两个力方向相反时合力最小 最小值为6 2 4 N 当两个力的方向即不相同 也不相反时 合力的大小大于 2N而小于 8N 所以 两个力的合力的方向发生变化时 合力的大小2N F 8