《牛顿第二定律》教案

《牛顿第二定律》教案学习目标1.掌握牛顿第二定律的文字表述和数学表达式；2.知道在国际单位制的单位“牛顿”是怎样定义的；3.理解并应用牛顿第二定律解决问题。重点理解并应用牛顿第二定律解决问题难点根据国际单位“牛顿”的定义理解k的取值教学方法复习回顾，创设情境，问题引导，归纳总结教学内容一．新课导入1.通过F1赛车的图片，让同学们思考，如果你是赛车的设计师，想加大F1赛车的加速度可以如何设计？借此激发学生的学习兴趣，加深物理与实际生活的联系。可设计成强大的发动机合小巧的身躯，强大的发动机可以提供较大的动力，小巧的车身可以减小赛车的质量，加速度与力和质量存在某种联系，今天我们就继续来探究三者之间的关系。展示本节课学习目标，让学生更加清晰的知道本节课要掌握哪些内容。二．进入新课1.牛顿第二定律的内容回顾上节课实验结论，定性得出加速度与力和质量之间的关系，据此总结归纳牛顿第二定律的内容2.牛顿第二定律的表达式关于表达式中k的取值是任意的，在17世纪，还没有对力的单位做出规定，因此k取任意值都是可以的。后来规定，当质量和加速度都取国际单位时，使质量为1kg的物体1m/s2的力，叫做一个单位的力。为了纪念牛顿，将力的单位kgm/s2称作牛顿。即1N=1kgm/s2，牛顿第二运动定律的数学表达式为F=ma。牛顿运动定律的理解思考题：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。可是我们用力推一个的物很重的箱子时却推不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？应该怎样解释这个现象？并不矛盾，物体之所以推不动是因为有阻力的作用，此时，物体所受合外力为零，所以加速度为零，符合牛顿第二定律。借此强调公式中的F为合外力。借由例子说明牛二定律的同体性，矢量性，瞬时性，独立性，加深对定律的理解。牛顿第二定律的应用借由书上的两个例题学习应用牛顿第二定律解决问题。例1:在平直路面上，质量为1100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。通过例1掌握动力学的基本解题思路，体会a在解题中充当桥梁的作用，例2提供了转换研究对象的思路，更加侧重对力的合成的考察，也体现出来牛顿定律将运动学与力学联系起来形成框架，体现了牛顿定律的重要地位。课堂小结通过思维导图的形式梳理本节课知识，达成本节课的学习目标，巩固完善知识体系。教学反思：本节课主要是针对人教版高中物理必修一教材的配套网课教学，并无学生参与互动，无明确受众群体。因此在学情上缺少针对性。内容上只有对基本知识的梳理与讲解缺少创新点和知识扩展，可作为基础网课使用。课后篇巩固提升合格考达标练1.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为()A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值D.桌子所受的合力为零,加速度为零解析牛顿第二定律的表达式F=ma中的力F是指合力,用很小的力推很重的桌子时,桌子不动,是因为桌子与地面间的最大静摩擦力大于推力,推力与桌子受到的静摩擦力的合力为零,所以桌子所受的合力为零,仍然静止不动,牛顿第二定律同样适用于静止的物体,所以A、B、C都不正确,只有D正确。答案D2.(多选)(安徽六安高一期末)如图所示,在光滑水平面上有一物块在水平恒外力F的作用下从静止开始运动,在其正前方有一根固定在墙上的轻质弹簧,从物块与弹簧接触到弹簧压缩量最大的过程中,下列说法正确的是()A.物块接触弹簧后一直做减速运动B.物块接触弹簧后先做加速运动后做减速运动C.当物块的加速度等于零时,速度最大D.当弹簧压缩量最大时,物块的加速度不等于零解析物体与弹簧接触后,在水平方向上受推力和弹力,开始推力大于弹力,加速度方向向右,做加速度减小的加速运动;然后弹力大于推力,加速度方向向左,做加速度增大的减速运动,当弹簧压缩到最短时,速度为零,故A错误,B正确;物块先做加速运动,后做减速运动,当加速度为零时,速度最大,故C正确;当弹簧压缩量最大时,速度为零,加速度不为零,加速度达到最大,故D正确。答案BCD3.如图所示,一物块位于光滑水平桌面上;用一大小为F,方向如图所示的力去推它,使它以加速度a向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小,则()A.a变大B.a不变C.a变小D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势解析由于桌面光滑,故不受摩擦力,物块受力为重力G、桌面对物体的支持力FN、推力F,设推力与水平方向夹角为α,将F沿水平方向和竖直方向分解,由牛顿第二定律得Fcosα=ma,所以a=Fcosαm,F方向不变而大小增大,可得a答案A4.雨滴从空中由静止落下,若雨滴受到的空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大,图中能大致反映雨滴运动情况的是()解析对雨滴进行受力分析可得mg-kv=ma,则雨滴做加速度减小的加速运动。答案C5.(多选)(广东惠州高一期末)拿一个长约1.5m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开口,把一小金属片和一松软的小纸团放到玻璃筒里,把玻璃筒倒过来,观察它们下落的情况,发现小金属片先落到底下,下列说法正确的是()A.金属片受到的空气阻力小于纸团受到的空气阻力B.金属片受到的空气阻力大于纸团受到的空气阻力C.金属片受到的空气阻力与其质量之比小于纸团受到的空气阻力与其质量之比D.金属片运动的加速度大于纸团运动的加速度解析由题中条件不能判断金属片受到的空气阻力与纸团受到的空气阻力的大小关系,选项A、B错误;金属片先落到底下,说明金属片的加速度较大,根据mg-Ff=ma,得Ffm=g-a,金属片的加速度较大,说明金属片受到的空气阻力与其质量之比小于纸团受到的空气阻力与其质量之比,选项C、答案CD等级考提升练6.在静止的车厢内,用细绳a和b系住一个小球,绳a斜向上拉,绳b水平拉,如图所示。现让车从静止开始向右做匀加速运动,小球相对于车厢的位置不变,与小车静止时相比,绳a、b的拉力Fa、Fb变化情况是()A.Fa变大,Fb不变 B.Fa变大,Fb变小C.Fa不变,Fb变小 D.Fa不变,Fb变大解析以小球为研究对象,分析受力情况,如图所示,根据牛顿第二定律得:水平方向:Fasinα-Fb=ma①竖直方向:Facosα-mg=0②由题,α不变,由②分析得知Fa不变。由①得知,Fb=Fasinα-ma<Fasinα,即Fb变小。答案C7.如图所示,一个质量为50kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=120N、F2=160N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ=0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.沙发不会被推动B.沙发将沿着F1的方向移动,加速度为0.6m/s2C.沙发将沿着F2的方向移动,加速度为0.2m/s2D.沙发的加速度大小为1m/s2解析由二力合成可知,两力的合力大小为F=F12+F22=200N,而Ffmax=μFN=μmg=0.3×500N=150N,有F>Ffmax,则沙发要做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-Ffmax=ma,可得a=1答案D8.如图甲所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m=2kg的无人机,能提供向上最大的升力为32N。现让无人机在地面上从静止开始竖直向上运动,25s后悬停在空中,执行拍摄任务。前25s内运动的v-t图像如图乙所示,在运动时所受阻力大小恒为无人机重的0.2,g取10m/s2。求:(1)从静止开始竖直向上运动,25s内运动的位移大小;(2)加速和减速上升过程中提供的升力大小;(3)25s后悬停在空中,完成拍摄任务后,关闭升力一段时间,之后又重新启动提供向上最大升力。为保证着地时速度为零,求无人机从开始下落到恢复最大升力的最长时间t。(设无人机只做直线下落)解析(1)由v-t图像面积可得,无人机从静止开始竖直向上运动,25s内运动的位移为70m。(2)由图像的斜率知,加速过程加速度为a1=0.8m/s2,设加速过程升力为F1,由牛顿第二定律得:F1-mg-0.2mg=ma1解得:F1=25.6N由图像的斜率知,减速过程中加速度大小为a2=0.4m/s2,设减速过程升力为F2,由牛顿第二定律得:mg+0.2mg-F2=ma2,