高二物理4.3《牛頓第二定律》教案（新人教版必修1）

1114.3牛頓第二定律一、 教材分析牛頓第二定律是動力學(xué)部分的核心內(nèi)容，它具體地、定量地回答了物體運動狀態(tài)的變化率，即加速度與它所受外力的關(guān)系，以及加速度與物體自身的慣性質(zhì)量的關(guān)系；況且此定律是聯(lián)系運動學(xué)與力學(xué)的橋梁，它在中學(xué)物理教學(xué)中的地位和作用不言而喻，所以本節(jié)課的教學(xué)對力學(xué)是至關(guān)重要的.本節(jié)課是在上節(jié)探究結(jié)果的基礎(chǔ)上加以歸納總結(jié)得出牛頓第二定律的內(nèi)容，關(guān)鍵是通過實例分析強化訓(xùn)練讓學(xué)生深入理解，全面掌握牛頓第二定律，會應(yīng)用牛頓第二定律解決有關(guān)問題.二、 教學(xué)目標(biāo)知識與技能 1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式. 2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系. 3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 4.會用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計算. 過程與方法 1.以實驗為基礎(chǔ)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律. 2.認(rèn)識到由實驗歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法. 情感態(tài)度與價值觀 滲透物理學(xué)研究方法的教育，體驗物理方法的魅力.三、 教學(xué)重點牛頓第二定律應(yīng)用四、 教學(xué)難點牛頓第二定律的意義五、 教學(xué)過程一、牛頓第二定律 師：通過上一節(jié)課的實驗，我們再一次證明了：物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比 師：如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來? 生：aF/m 師：如何把以上式子寫成等式?生：需要引入比例常數(shù)kakF/m師：我們可以把上式再變形為F=kma選取合適的單位，上式可以，簡化。前面已經(jīng)學(xué)過，在國際單位制中力的單位是牛頓其實，國際上牛頓這個單位是這樣定義的：質(zhì)量為1 kg的物體，獲得1 ms2的加速度時，受到的合外力為1 N，即1 N=1 kgms2 可見，如果各量都采用國際單位，則k=1，F(xiàn)ma這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式師：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)課實驗的探究，它們的方向關(guān)系如何?生：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師：對，我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓第二定律表達(dá)出來呢?生：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同師：加速度的方向與合外力的方向始終一致，我們說牛頓第二定律具有同向性。討論與交流(多媒體演示課件)一個物體靜止在光滑水平面上，從某一時刻開始受到一個方向向右、大小為5 N的恒定外力作用，若物體質(zhì)量為5 kg，求物體的加速度若2 s后撤去外力，物體的加速度是多少?物體2 s后的運動情況如何?學(xué)生進(jìn)行分組討論師：請同學(xué)們踴躍回答這個問題生：根據(jù)牛頓第二定律Fma，可得a=F/m，代入數(shù)據(jù)可得alms2，2s后撤去外力，物體所受的力為零，所以加速度為零由于物體此時已經(jīng)有了一個速度，所以2 s以后物體保持勻速直線運動狀態(tài)師：剛才這位同學(xué)說2s后物體不再受力，那么他說的對不對呢?生：不對因為此時物體仍然受到重力和水平地面對它的支持力師：那么在這種情況下的加速度又是多少呢?生：仍然是零，因為重力和支持力的合力為零，牛頓第二定律中物體所受的力是物體所受的合力，而不是某一個力師：非常好以后我們在利用牛頓第二定律解題時一定要注意這個問題，即用物體所受的合力來進(jìn)行處理課堂訓(xùn)練討論a和F合的關(guān)系，并判斷下面哪些說法不對，為什么A只有物體受到力的作用，物體才具有加速度B力恒定不變，加速度也恒定不變C. 力隨著時間改變，加速度也隨著時間改變D力停止作用，加速度也隨即消失答案：ABCD教師點評：牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律，描述的是力的瞬時作用效果是產(chǎn)生加速度物體在某一時刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)ma對運動過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失這就是牛頓第二定律的瞬時性師：根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個較小的力來水平推桌子，為什么沒有推動呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?生：不矛盾，因為牛頓第二定律中的力是合力師：如果物體受幾個力共同作用，應(yīng)該怎樣求物體的加速度呢?生：先求物體幾個力的合力，再求合力產(chǎn)生的加速度師：好，我們看下面一個例題 多媒體展示例題 (例1)一物體在幾個力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)使其中向東的一個力F的值逐漸減小到零，又逐漸使其恢復(fù)到原值(方向不變)，則( ) A物體始終向西運動 B物體先向西運動后向東運動 C.物體的加速度先增大后減小 D物體的速度先增大后減小生l：物體向東的力逐漸減小，由于原來合力為零，當(dāng)向東的力逐漸減小時，合力應(yīng)該向西逐漸增大，物體的加速度增大，方向向西當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時，物體的合力再次為零，加速度減小所以加速度的變化情況應(yīng)該先增大后減小生2：物體的加速度先增大后減小，所以速度也應(yīng)該先增大后減小生3：這種說法不對，雖然加速度是有一個減小的過程，但在整個過程中加速度的方向始終和速度的方向一致，所以速度應(yīng)該一直增大，直到加速度為零為止師：對一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒有直接的關(guān)系，只要加速度的方向和速度的方向一致，速度就一直增大多媒體展示例題(例2)某質(zhì)量為1 000kg的汽車在平直路面上試車，當(dāng)達(dá)到72kmh的速度時關(guān)閉發(fā)動機，經(jīng)過20s停下來，汽車受到的阻力是多大?重新起步加速時牽引力為2 000 N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大?(假定試車過程中汽車受到的阻力不變)生：物體在減速過程的初速度為72kmh20 ms，末速度為零，根據(jù)a(v-vo)/t得物體的加速度為a一1 ms2，方向向后物體受到的阻力fma一l 000 N當(dāng)物體重新啟動時牽引力為2 000N，所以此時的加速度為a2=(F+f)/m1 ms2，方向向車運動的方向師：根據(jù)以上的學(xué)習(xí)，同學(xué)們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應(yīng)用時的一般步驟1確定研究對象 2分析物體的受力情況和運動情況，畫出研究對象的受力分析圖 3求出合力注意用國際單位制統(tǒng)一各個物理量的單位 4根據(jù)牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律建立方程并求解 師：牛頓第二定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位，希望同學(xué)們能夠理解牛頓第二定律并且能夠熟練地應(yīng)用它解決問題課堂訓(xùn)練如圖431所示，一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動，滑到頂點后又返回斜面底端試分析在物體運動的過程中加速度的變化情況解析：在物體向上滑動的過程中，物體運動受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面向下，所以物體運動的加速度方向是平行斜面向下的，與物體運動的速度方向相反，物體做減速運動，直至速度減為零在物體向下滑動的過程中，物體運動也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑時小，所以物體將平行斜面向下做加速運動，加速度的大小要比上滑時小由此可以看出，物體運動的加速度是由物體受到的外力決定的，而物體的運動速度不僅與受到的外力有關(guān)，而且還與物體開始運動時所處的狀態(tài)有關(guān)六、 課堂小結(jié)本節(jié)課通過對上節(jié)課探究實驗得到的結(jié)論進(jìn)行歸納總結(jié)引出牛頓第二定律.牛頓第二定律的內(nèi)容、比例式本身較簡單，但對牛頓第二定律深層理解和具體應(yīng)用對學(xué)生來說有一定困難.本節(jié)課是通過多舉有針對性的實例，通過對實例的細(xì)致分析來突破這些困難的.精講多練，注重總結(jié)歸納是本教學(xué)設(shè)計的特點. 111