牛顿第二定律的应用

1、牛顿第二定律的应用、教学目标1物理知识方面的要求：(1) 巩固记忆牛顿第二定律内容、公式和物理意义；(2) 掌握牛顿第二定律的应用方法。2通过例题分析、讨论、练习使学生掌握应用牛顿定律解决力学问题的方法，培养学生 的审题能力、分析综合能力和运用数学工具的能力。3训练学生解题规范、画图分析、完善步骤的能力。二、重点、难点分析 1本节为习题课，重点内容是选好例题，讲清应用牛顿第二定律解决的两类力学问题及 解决这类问题的基本方法。2应用牛顿第二定律解题重要的是分析过程、建立图景；抓住运动情况、受力情况和初 始条件；依据定律列方程求解。但学生往往存在重结论、轻过程，习惯于套公式得结果，所 以培养学生良

2、好的解题习惯、建立思路、掌握方法是难点。三、教具投影仪、投影片、彩笔。四、主要教学过程( 一 ) 引入新课 牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系。因此，应用牛顿第二定律即可解答一些力学 问题。我们通过以下例题来体会应用牛顿第二定律解题的思路、方法和步骤。( 二 ) 教学过程设计1已知受力情况求解运动情况例题 1 一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到 5.0 N 的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是 2.0N 。1) 求物体在 4.0 秒末的速度；2) 若在 4 秒末撤去拉力，求物体滑行时间。(1) 审题分析这个题目就是根据已知的受力情况来求物体的运动情况。前 4 秒内运动情况：

3、物体由静 止在恒力作用下做匀加速直线运动， t=4.0s 。受力情况： F=5.0N ，f=2.0N ，G=N；初始条件： v0=0；研究对象： m=2.0kg。求解 4 秒末的速度 vt 。 4 秒后，撤去拉力，物体做匀减速运动， vt =0。受力情况： G=N、f=2.0N ；初始条件： v 0=vt ，求解滑行时间。(2) 解题思路 研究对象为物体。已知受力，可得物体所受合外力。根据牛顿第二定律可求出物体的加 速度，再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的末速度。运用同样的思路也可解 答后一段运动的滑行距离。(3) 解题步骤解：确定研究对象，分析过程 ( 画过程图 ) ，进行受力分

4、析 ( 画受力图 ) 。前 4 根据牛顿第二定律列方程：水平方向 F-f=ma竖直方向 N-G=0a F f 15m svt at 6m sm4 秒后 竖直方向 N-G=0v0 vt 15m s水平方向 -f=ma a f 2.5m s2m由 vt v0 at tv0 2.04sa引导学生总结解题步骤：确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验 结果。(4) 讨论： 若无第一问如何解？实际第一问的结果是第二问的初始条件，所以解题的过程不变。(5) 引申：这一类题目是运用已知的力学规律，作出明确的预见。它是物理学和技术上进 行正确分析和设计的基础，如发射人造地球卫星进入预定轨道，带电

5、粒子在电场中加速后获 得速度等都属这一类题目。2已知运动情况求解受力情况例题 2(投影) 一辆质量为 1.0 103kg的小汽车正以 10m/s 的速度行驶，现在让它在 12.5m 的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力。(1) 审题分析这个题目是根据运动情况求解汽车所受的阻力。研究对象：汽车m=1.0 103kg；运动情况：匀减速运动至停止 vt=0， s=12.5m；初始条件： v0=10m/s，求阻力 f 。(2) 解题思路 由运动情况和初始条件，根据运动学公式可求出加速度；再根据牛顿第二定律求出汽车 受的合外力，最后由受力分析可知合外力即阻力。(3) 解题步骤 (投影 )画图分析由运动学

6、公式 vt2 v02 2as 得 a=- 4m s2据牛顿第二定律列方程：竖直方面 N-G=033水平方面 f=ma=1.0 103 (-4)N=-4.0 103Nf 为负值表示力的方向跟速度方向相反。引导学生总结出解题步骤与第一类问题相同。（5） 引申：这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向，还包括探索性运用，即 根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点。牛顿发现万有引力定律 卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索。3应用牛顿第二定律解题的规律分析 （直线运动 ）题目类型流程如下由左向右求解即第一类问题，可将vt、v0、s、 t 中任何一个物理量作为未知求解。由

7、右向左求解即第二类问题，可将F、f 、 m中任一物量作为未知求解。若阻力为滑动摩擦力，则有 F- mg=m，a 还可将 作为未知求解。如：将例题 2 改为一物体正以 10m/s 的速度沿水平面运动， 撤去拉力后匀减速滑行 12.5m， 求物体与水平面间动摩擦因数。由运动学公式 vt2 v02 2as 得 a=- 4m s2据牛顿第二定律 F 合=ma 有- mg=ma4物体在斜向力作用下的运动例题 3（投影 ） 一木箱质量为 m，与水平地面间的动摩擦因数为 ，现用斜向右下方与 水平方向成 角的力 F 推木箱，求经过 t 秒时木箱的速度。解： （投影 ）画图分析：木箱受 4 个力，将力 F 沿运

8、动方向和垂直运动方向分解： 水平分力为 Fcos 竖直分力为 Fsin 据牛顿第二定律列方程竖直方向N-Fsin -G=0水平万向Fcos -f=ma二者联系f= N由式得N=Fsin mg 代入式 f= (Fsin mg)代入式有 F cos (F sin mg) maFcos (mg Fsin )m可见解题方法与受水平力作用时相同。（ 三 ） 课堂小结 （ 引导学生总结 ）1应用牛顿第二定律解题可分为两类：一类是已知受力求解运动情况；一类是已知运动 情况求解受力。2不论哪种类型题目的解决，都遵循基本方法和步骤，即分析过程、建立图景、确定研 究对象、进行受力分析、根据定律列方程，进而求解验证

9、效果。在解题过程中，画图是十分 重要的，包括运动图和受力图，这对于物体经过多个运动过程的问题更是必不可少的步骤。3在斜向力作用下， 可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解，转化为受水平力的情形。解题方法相同。五、说明1本课以高中物理课本 （必修）第一册为依据。例题 1在原题基本上增加了一个运动过程， 目的是强调过程图和受力图的重要性。因为有些学生对此不够重视而导致错误，尤其是以后 遇到复杂问题的处理时更加突出，比如不注意各段运动中物体受力情况的变化和与之相关的 加速度的变化，用前一段运动的加速度代入后一段运动方程进行运算，得出错误结果。但教 材中节练习题和章习题中没有这类题目，所以可根据学生情况加以取舍。2解题过程反复强调分析方法、解题步骤，意在培养学生的良好解题习惯和书写规范， 由于解题过程要力求详尽，故本课密度较大。为此，解题过程可利用投影片以节省时间。3例题中增加了斜向力作用的情形，目的是使学生注意竖直方向运动方程的建立，对水 平方