2020高中物理 第四章 第三節(jié) 牛頓第二定律教案 新人教版必修1

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1、第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 3 牛頓第二定律 【課前準(zhǔn)備】 【課型】新授課 【課時(shí)】1課時(shí) 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能 1.能準(zhǔn)確表述牛頓第二定律． 2.能根據(jù)對(duì)1N定義，理解牛頓第二定律的數(shù)學(xué)關(guān)系式是如何從F = kma 的． 3.知道牛頓第二定律是針對(duì)質(zhì)點(diǎn)使用的，因?yàn)殛P(guān)系式中的F應(yīng)是質(zhì)點(diǎn)所受的合力．能從同時(shí)性、矢量性等方面深入理解牛頓第二定律，理解為什么說(shuō)牛頓第二定律是連接運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的橋梁． 過(guò)程與方法 1. 過(guò)對(duì)上節(jié)課實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受

2、外力的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律． 2.培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1. 認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法． 2. 通過(guò)牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn) 牛頓第二定律應(yīng)用． 教學(xué)難點(diǎn) 牛頓第二定律的意義． 教學(xué)方法： 探究、講授、討論、觀察、思考、歸納． 【教學(xué)過(guò)程】 【新課導(dǎo)入】 【問(wèn)題】通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，我們知道當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系? 【回答】當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的作用

3、力成正比． 【問(wèn)題】當(dāng)物體所受力不變時(shí)物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系? 【回答】當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比． 【問(wèn)題】當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時(shí)，物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關(guān)系呢? 【新課教學(xué)】 3 牛頓第二定律 一、牛頓第二定律 【總結(jié)】通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，再一次證明了：物體的加速度大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．這就是牛頓第二定律． 【問(wèn)題】如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來(lái)? 【回答】 或者 【問(wèn)題】如何把以上式子寫成等式? 【回答】需要引入比例常數(shù)k

4、 【解說(shuō)】可以把上式再變形為． 【說(shuō)明】F指的是物體所受的合力. 二、力的單位 【過(guò)渡】前面已經(jīng)學(xué)過(guò)，在國(guó)際單位制中力的單位是牛頓．其實(shí)，國(guó)際上牛頓這個(gè)單位是這樣定義的：質(zhì)量為1 kg的物體，獲得1 m/s2的加速度時(shí)，受到的合外力為1 N，即1 N=1 kg·m/s2． 可見，如果各量都采用國(guó)際單位，則k=1， 【總結(jié)】牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式． 【問(wèn)題】牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系，還描述了它們的方向關(guān)系，結(jié)合上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的探究，它們的方向關(guān)系如何? 【回答】質(zhì)量m是標(biāo)量，沒有方向．合力的方向與加速度方向相同．我們說(shuō)牛頓第二定律具有同向性． 【總結(jié)】力是使物體產(chǎn)

5、生加速度的原因，力與物體的加速度具有矢量性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性等幾個(gè)特點(diǎn)： 1.矢量性.物體加速度的方向與物體所受合外力的方向永遠(yuǎn)相同，時(shí)刻相同，合外力的方向即為加速度的方向. 2.瞬時(shí)性.加速度矢量與合外力矢量之間的正比關(guān)系具有瞬時(shí)性，即某時(shí)刻的合外力對(duì)應(yīng)著某時(shí)刻的加速度，所以它適合解決物體在某一時(shí)刻或某一位置力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問(wèn)題.同時(shí)還表明物體只要一受到合外力作用，物體立即產(chǎn)生加速度；合外力消失，加速度也立即消失. 3.同體性：a=各量都是屬于同一物體的，即研究對(duì)象的統(tǒng)一性. 4.獨(dú)立性：F合產(chǎn)生的a是物體的合加速度，x方向的合力產(chǎn)生x方向的加速度，y方向的合力產(chǎn)生y方向的加速度

6、.牛頓第二定律的分量式為Fx=max,Fy=may. 【例題1】某質(zhì)量為1 100 kg的汽車在平直路面上試車，當(dāng)達(dá)到100 km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)70 s停下來(lái)，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2 000 N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？（假定試車過(guò)程中汽車受到的阻力不變） 【解析】在試車第一階段，汽車做勻變速運(yùn)動(dòng)， V0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s v=0 m/s 由牛頓第二定律可得汽車的加速度： 汽車受到的阻力為： 在重新起步并加速后，汽車除了受到上述阻力外，還受到牽引力F，汽車所受的合力為： 由牛頓第二定律可得汽車的

7、加速度： 加速度是矢量，方向與合外力方向相同． 【總結(jié)】牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟. 1.確定研究對(duì)象. 2.分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫出研究對(duì)象的受力分析圖. 3.求出合力.注意用國(guó)際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位． 4.根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解. 【例題2】光滑水平桌面上一個(gè)物體，質(zhì)量是 2 kg ，受到互成120°角的兩個(gè)力 F1 和 F2 的作用．這兩個(gè)力的大小都是 10N ，這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大？ 【分析】牛頓第二定律中F合是指合力而言，本題中物體受到兩個(gè)互成角度的力，解題時(shí)可以先對(duì)力進(jìn)行合成或者分解到坐標(biāo)軸上．求得合力后利用牛頓第二定

8、律求解加速度． 【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析，求和 的合力．把力分別沿x軸和y 軸的方向進(jìn)行分解，它們的分立為 和 在y 軸方向的兩個(gè)分力和大小相等、方向相反平衡合力為零，在x 軸方向的兩個(gè)分力和方向相同，這兩個(gè)力的合力就是和 的合力，即 由牛頓第二定律 得 【說(shuō)一說(shuō)】質(zhì)量不同的物體，所受的重力不一樣，他們只有下落時(shí)加速度卻是一樣的．你怎么解釋？ 【點(diǎn)撥】一個(gè)質(zhì)量為m的物體 受到的重力G=mg 它自由下落時(shí)加速度為：a=G/m （根據(jù)牛頓第二定律F=ma，自由下落時(shí)合外力F=G） G=mg， a=mg/m，把m約掉，

9、所以a=g 自由下落時(shí)物體的加速度與質(zhì)量沒關(guān) 【科學(xué)漫步】用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)質(zhì)量 在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，如果知道物體的受力情況和加速度，也可以測(cè)出物體的質(zhì)量，就是說(shuō)，質(zhì)量可以用動(dòng)力學(xué)的方法來(lái)測(cè)定．下面是用動(dòng)力學(xué)的方法測(cè)定質(zhì)量的一個(gè)有趣的題目，希望同學(xué)們好好研究一下． 　　1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測(cè)定質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，用雙子星號(hào)宇宙飛船m1，去接觸正在軌道上運(yùn)行的火箭組m2，接觸以后，開動(dòng)飛船尾部的推進(jìn)器，使飛船和火箭組共同加速．推進(jìn)器的平均推力F等于895 N，推進(jìn)器開動(dòng)7 s，測(cè)出飛船和火箭組的速度改變是0.91 m/s．已知雙子星號(hào)宇宙飛船的質(zhì)量m1=3400

10、kg．求火箭組的質(zhì)量m2 是多大． 　　推進(jìn)器的推力使宇宙飛船和火箭組產(chǎn)生的加速度 　　根據(jù)牛頓第二定律F=ma=(m1+m2)a得 　　實(shí)際上，火箭組的質(zhì)量已經(jīng)被獨(dú)立地測(cè)出．實(shí)驗(yàn)的目的是要發(fā)展一種技術(shù)，找出測(cè)定軌道中人造衛(wèi)星或其他物體的未知質(zhì)量的方法．先已測(cè)出火箭組的質(zhì)量為3 660 kg，因而實(shí)驗(yàn)誤差不大于5%——正好在預(yù)期的誤差范圍之內(nèi)． 【課時(shí)小結(jié)】 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了牛頓第二定律：F＝ma．牛頓第二定律具有同向性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性．牛頓第二定律解決問(wèn)題的一般方法．． 【布置作業(yè)】 課本P78 1,2,3,4,5 【板書設(shè)計(jì)】 3 牛頓第二定律 一、牛頓第二定律 內(nèi)容：物體的加速度跟所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比.加速度的方向跟合外力的方向相同 二、力的單位 表達(dá)式 F=ma 對(duì)牛頓第二定律的理解：①矢量性 ②瞬時(shí)性 ③同體性 ④獨(dú)立性 【教學(xué)后記】 牛頓第二定律的內(nèi)容、比例式本身較簡(jiǎn)單，但對(duì)牛頓第二定律深層理解和具體應(yīng)用對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定困難.本節(jié)課是通過(guò)多舉有針對(duì)性的實(shí)例，通過(guò)對(duì)實(shí)例的細(xì)致分析來(lái)突破這些困難的.精講多練，注重總結(jié)歸納是本教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)