优品课件之4.3牛顿第二定律

1、优品课件 4.3牛顿第二定律 4.3牛顿第二定律 教学目标一、知识与技能1、掌握牛顿第二定律的文字内容和 数学公式2、理解公式中各物理量的意义及相互联系3、知道在国 际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的4、会用牛顿第二定律 的公式进行有关的计算 二、过程与方法1、以实验为基础，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2能从实际运动中抽象出模型并用第二定律加以解决三、情感 态度与价值观1、渗透物理学研究方法的教育 2、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教学重点1、牛顿第 二定律2、牛顿第二定律的应用教学难点 牛顿第二定律的应 用课时安排1课

2、时教学过程引入 师：牛顿第一定律告 诉我们，力是改变物体运动状态的原因即产生加速度的原因，加速度 同时又与物体的质量有关。上一节课的探究实验我们已经看到， 小车 的加速度可能与所受的合外力成正比， 与物体的质量成反比。大量实 验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规 律：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速 度的方向与合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。一、牛顿第 二定律：定义：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量 成反比，力口速度的方向与合外力的方向相同。比例式：或。等式： 其中k是比例系数。（公式中的F是合外力，而ma是作用效果，不要 看成

3、力，它们只是大小相等）力的单位K是比例常数，那k应该是 多少呢？ 这里要指出的是，在17世纪，人类已经有了一些基本物理 量的计量标准，但还没有规定多大的力为一个单位力， 当然也没有力 的单位牛顿。科学家们在做与力有关的实验时并没有准确计算力的大 小，利用的仅仅是简单的倍数关系。比如当挂一个钩码时，质量为 1kg的小车产生大小为2m/s2的加速度，当挂两个钩码时，此时小车 受力是第一次的两倍，实验结果是小车产生大小为4m/s2的加速度， 由此可以得出物体的加速度与所受的合外力成正比 （因为还没有规定 一个单位的力是多大，所以你也无法知道一个钩码是几个单位的力。 比如只有当我们规定了多长的距离为一

4、个单位长度（im后才能知道 一根棒有几个单位长度即几米。）。由于单位力的大小还没有规定， 所以k的选择有一定的任意性，只要是常数，它就能正确表示F与m a之间的比例关系。（或者反过来讲，如果我们当时已经规定了力的 单位为N,并且规定一个钩码的重量为1N,那么公式中的k就不具有 随意性。在计算时质量的单位用 kg，加速度的单位用m/s2,当F ma 三者都取值为单位1时有：1N=k?1kg?1m/s2而我们知道1kg?1m/s2 表示使质量为1kg的物体产生1m/s2的力，对照上例应该是半个钩码， 那k就应该等于2。如果当时规定两个钩码重量为1N时，那k应该 是4。而当规定半个钩码重为1N时，k

5、就是1 了。所以由于没有规定 1N的力是多大，k的值任意的，只要常数就行。既然k是任意取的， 那取1将会使公式最简便。当k值取定后，力的单位理所当然也定下 来了：一个单位力=1?1kg?1m/s2,即规定了 1N的力是使质量为1kg 的物体产生1m/s2加速度的力。用手托住两个鸡蛋大约就是 1N。从 上可知力的单位是kg?m/s2,后来为了纪念牛顿，把kg?m/s2称做“牛 顿”，用N表示。公式：例1、一物体质量为1kg的物体静置在光 滑水平面上，0时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体， 则（1）物体产生的加速度是多大？ 2S后物体的速度是多少？（2） 若在3秒末给物体加上一个大小

6、也是 2N水平向左的拉力F2,则物体 的加速度是多少？ 4秒末物体的速度是多少？（ 3）3S内物体的加 速度2m/s2是由力F1产生的，3S后物体的加速度为0,那是说3S后 F1不再产生加速度了？ 解：（1）受力分析知：物体所受的合外力为F1=2N则根据公式 有； 从0时刻开始做初速度为0,加速度为2m/s2的匀加速直线运动，据 得2S末速度为4m/s。（2）3S末加上F2后，物体所受的合外力为 0,则据 有加速度为0;从3S末开始物体做匀速直线运动，4S末速 度仍是4m/s。（3）可以用平形四边形定则进行分解合成的不仅仅 是力，所有的矢量均可以用平形四边形定则进行分解合成，当然也包 括加速度

7、。3S后F1仍然产生2m/s2的加速度，不过F1产生的加速 度与F2产生的加速度相互抵消，所以总的加速度是 0。牢记：物体 受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就 像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。物体的合加速 度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和；也等于合外力与质量的 比值。例2:光滑水面上，一物体质量为1kg，初速度为0,从0时 刻开始受到一水平向右的接力 F，F随时间变化图如下，要求作出速 度时间图象。 牢记：加速度与合外力存在着瞬时对应关系： 某一时刻的加速度总是 与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度 立刻消失；所以加速度与

8、力一样，可以突变，而速度是无法突变的。 例3、牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？牢记：牛顿第一定 律说明物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 牛顿第一定律定义了力。正因为知道了在没有力的情况下物体是静止 或匀速的，人们才能去研究物体在有力的情况下是如何运动的。所以 牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，牛顿第二定律是牛顿第一定律 的扩展。总结分析1、F与a的同向性。2、F与a的瞬时性。3、 力的独立性原理。4、F可以突变，a可以突变，但v不能突变。5、 牛二只适用于惯性参考系6、牛二适用于宏观低速运动的物体 7、是 定义式、度量式； 是决定式。两个加速度公式，一个是纯粹从运动

9、学（现象）角度来研究运动；一个从本质内因进行研究。就像农民 看云识天气，掌握天气规律，但并不知道云是如何形成的，为什么不 同的云代表不同的天气。就像知道有加速度却不知道为何会有。8、 不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为 0时的特例。 例 4、从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。 可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有 无矛盾？为什么？ 答：没有矛盾，从 角度来看，因为提不动，所以 静止，则合外力为0,所以加速度也为0;从 角度来看，物体受三个 力，支持力、重力、向上提的力。这三个力产生的加速度相互抵消， 所以合加速度也是0。二、用牛顿第二定律解题的方法和步骤 1、 明确研究对象