高中物理必修一教案：4.3 牛顿第二定律

1、.第三节 牛顿第二定律教学目的：一知识与技能：1.理解牛顿第二定律的内容；知道牛顿第二定律表达式确实切含义。2知道国际单位制中力的单位是怎样定义的3知道量度式a=与决定式a=的区别。4能运用牛顿第二定律解决实际问题，并在解决问题的过程中掌握一定的解题方法。二过程与方法：培养学生分析才能，解决问题的才能。三情感态度与价值观：通过实验总结出自然规律；在讨论中认识自然规律；在解决实际问题过程中应用自然规律；在认识、应用自然规律的过程中感受自然的微妙。教学重点：牛顿第二定律的理解。教学难点：牛顿第二定律的应用。教学方法：分析归纳法、讲授法、讨论法教学用具：多媒体软件教学过程：一导入新课：师：上一节我们

2、用实验研究了加速度跟外力和质量的定量关系。我们是如何研究这三个量之间的关系的呢？生：先保持物体的质量不变，研究加速度与力的关系，再保持物体的受力一样，研究加速度与质量的关系。师：在实验后得出什么结论？生：质量不变，加速度与力成正比，物体的受力一样，加速度与质量成反比。投影：当m不变时，aF ；当F不变时，a 师：这个实验中，我们使用了一种研究问题常用的方法，同学们知道是什么方法吗？生：控制变量法师：其实在研究多个物理量之间的关系时，我们常使用控制变量法。投影：控制变量法-在研究多个物理量之间的关系时，常使用的一种研究方法。二新课教学1牛顿第二定律师：从上一节实验我们已经得到aF、a的结论，其实

3、这一个结论也同样符合大量的实验和观察到的事实。由此可知这是一条一般性的规律，假如用文字表述我们就可以写成：投影：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，这就是牛顿第二定律。师：假如用比例式来表示，应该如何表达？生：a或Fma投影：a或Fma 师：上式是一条比例式，假如写成等式又如何表达？生：F=kma投影：F=kma师：式中K是比例系数，F指的是物体所受的合力。2力的单位：师：同学们在初中道力的单位是牛顿，但同学们知道一牛顿的力有多大吗？投影：由F=kma当k=1时，F=ma取m=1kg a=1m/s2那么:F=ma=1kg×1m/s2 =1kg·m/s2kg

4、83;m/s2就是力的单位。我们规定1kg·m/s2为一个单位的力，为了纪念牛顿，我们就把一个单位力的称为1牛顿，所以1N=1kg·m/s2，意思就是一牛顿的力相当于把质量为1kg的物体产生1 m/s2的加速度所需的力。所以当m,a取国际单位时，K=1，牛顿第二定律就表述为：a= 问:1N= kg·cm/s23关于牛顿第二定律特征的几个讨论：例题：如右图所示，质量为m的物体置于光滑程度面上，假如受到向右程度力的作用。讨论1：1向右的程度力F产生的加速度方向向哪里？2当向右的程度力F改为向左时产生的加速度方向向哪里？由此可以得出什么结论？总结：加速度的方向跟产生加速

5、度的力的方向一样，由于加速度和力都是矢量，我们把这个特点叫做牛顿第二定律的矢量性特征。讨论2：结合上面例子，讨论下面问题：1物体受拉力F 前做什么运动？2物体受到拉力作用后做什么运动？3撤去拉力后物体做什么运动？由此得出什么结论？总结：物体运动的加速度随合力的变化而变化，存在着瞬时对应的关系，这是牛顿第二定律的瞬时性特征。讨论3：在上例中假如程度面不光滑，物体程度向右加速运动：1程度方向受哪些力作用？2这些力会产生加速度吗？3这些力可以合成吗？加速度呢？合力跟合加速度有何关系？由此得出什么结论？分析如右图1、2、3、4所示总结：物体受几个力作用时，分力产生分加速度，合力产生合加速度。这是牛顿第

6、二定律的独立性特征。从以上讨论可以知道牛顿第二定律具有矢量性，瞬时性，独立性特征。4、关于例1的教学。例题1：某质量为1100kg的汽车在平直的公路面试车，当到达100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2019N，产生的加速度应为多大？假设试车过程中汽车受到的阻力不变。1分析：第一阶段：第二阶段：2解：在试车的第一阶段，加速度为a=-汽车受到的阻力为F阻=ma=-=-N=-437N负号表示阻力的方向与速度的方向相反。在重新起步并加速后，汽车除了受到上述阻力外，还受到牵引力F，汽车所受到的合力为F合=2019N437N=1563N由牛顿第二

7、定律可得汽车的加速度a=m/s2 =1.42m/s2加速度的方向与速度的方向一样。3点评：在第一阶段，加速度与阻力都为负值，方向一样。表达了牛顿第二定律的矢量性特征。在第一阶段阻力对应于阻力产生的加速度。第二阶段，合力对应于合力产生的合力加速度，表达了牛顿第二定律的独立性特征。讨论4：公式a=和a=都可以用来计算加速度，这两条式子哪一条是量度式？哪一条是决定式？力、加速度、速度和速度变化量之间有什么关系？总结：1a= 为量度式，可以通过计算速度的变化率来计算加速度。2a=为决定式，可以用产生加速度的力跟质量的比值来计算。3由a=、vt=v0+at可以知道，加速度的大小取决于合力，而当加速度一定

8、时，速度的大小除了取决于初速度还取决于加速时间。例如：汽车起动时，要用较大的牵引力，这时加速度很大，但速度并不大，而起动之后，开车人就要换挡，减小牵引力，这时加速度减小，而速度很大。5关于例题2的教学：例题2:一个物体，质量是2kg，受到互成1200角的两个力F1和F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？（1） 通过下面简单的解法设疑。如图，因为 F1=F2=10N，F1、F2的夹角1200，根据平行四边形定那么有：F合=F1=F2=10Na=5m/s22引导学生参考课本例题解法用动画演示如何运用正交分解法，把F1F2分解合成求合力3 问：为什么例题中，比较复杂地先把

9、F1、F2沿x轴，y轴分解再合成求合力呢？通过下面的例题，说明正交分解法的重要例：一个质量为m的物体，受到一个与程度方向成角的F1一个与程度方向成角F2作用，如图，并且F1不等于F2 ，求物体在程度方向产生的加速度为多大？解：用正交分解法把F1 ，F2分解，如图：指出：这一种沿x轴，y轴分解合成的方法，我们叫做正交分解法,在解决力的分解合成时，正交分解法非常重要。问：如何选择坐标轴的方向呢？根本的原那么是可以使问题简化：如：4回到课本例题：讨论5：例题2还有什么解法？根据牛顿第二定律的独立性特点：6“说一说质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由下落时加速度却是一样的，你怎样解释？根据牛顿第二定律:a=g与物体的质量无关.7科学漫步：用动力学方法测质量。示意图如右所示那么a= a=m2 =-m18练习：1一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2m/s2的加速度，要使它产生 a2=6m/s2的加速度，需要施加多大的力？参考答案:12N2甲、乙两辆实验小车，在一样的力作用下，甲车产生的加速度为1.5 m/s2, 乙车产生的加速度为4.5m/s2,甲车的质量是乙车的几倍?参考答案:3倍3小车里悬挂一小球，如下图，当小车以加速度a运动时，悬线与竖直线有一固定角度。小球质量为50g,a=5.0m/s2.求悬线对小球的拉力T及与竖直面夹角。参考答案