高中物理牛顿第二定律优秀教案.pdf

3.33.3、牛顿第二定律牛顿第二定律【教学目标】一、知识与技能1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；2、理解公式中各物理量的意义及相互关系。3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿是怎样定义的。4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。二、过程与方法1、以实验为根底，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律。2、培养学生的概括能力和分析推理能力。3、培养学生的阅读能力和语言表达能力。三、情感、态度与价值观1、渗透物理学研究方法的教育。2、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。【课时安排】共 2 课时第 1 课时：根本概念；第2 课时：简单应用【教学过程】同学们好；我们首先回忆一下上节课所学的内容。上节课通过实验我们发现，当质量一定时，加速度与力成正比；当力恒定时，加速度与质量成反比。为了方便研究，我们改写成与质量的倒数成正比。最终我们得出的实验结论是：加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。写成表达式就是这样，这个符号是正比符号。进一步改写成F=kma，k 就是系数，但是我们不知道是多少？所以为了发挥这个公式的作用，我们得想方法把 k 给他消掉。接下来给大家一分钟思考，假设你是科学家你有什么方法把k 的值给他消掉。好，目前来看我们想做出这一步很难，在这个我们有这样一个规定。如果一个力作用在一千克的物体上，让物体产生了 1 米每二次方秒的加速度，那么这个力的大小就是一牛顿，由此可见，在表达式中我们都采用国际单位制的单位，k 就等于一，此时这个关系式就可以简化为 f=ma，这个关系就是牛顿第二定律的表达式。但是物体往往不止受到一个力的作用，而是受到几个力的作用，这是f 就可以改写为合外力。好接下来我们一起来看看牛顿第二定律的内容。物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，还有一句，加速度的方向跟合力的方向相同，在这里我们要注意红色字体局部，是不是就是我们上节课的的实验结论。那么写成表达式的话就是这样 f=ma。在这里我们要注意，由于这个公式的产生是有前提条件的，什么？各个物理量都采用国际单位制的单位，所以我们在使用这个公式的时候必须要统一单位，否则必定错误。还有我们通过上节实验课可以知道m 表示研究对象的质量，a 表示研究对象的加速度，f 表示研究对象所受到的合外力。接下来我们就来详细的学习一下这个精典的支撑我们伟大的精典力学大厦的牛顿第二定律的五大特性。首先牛顿第二定律解释了力和运动的直接关系，力是改变物体运动状态的原因，那就是有力才有加速度，这个性质我们把它叫做，因果性。其次我们知道，在牛顿第二定律中不管是加速度力还是质量都是对于同一个研究对象而言的，所以我们把它叫做同体性。第三点是瞬时性，为什么这么说呢？因为加速度与合外力是瞬时对应关系，他们同时产生，同时消失，同时改变。这个也不难理解，同学们想想，如果物理的运动状态发生了改变说明什么？受力，那那是哪个物理量让描述物体运动状态的物理量速度发生了改变？是不是加速度。这不就是加速度和力的瞬时对应关系。好接下来我们来看这样一个例题，好给大家两分钟，然后我们找同学来分析为什么。对因为我们知道速度等于初速度加上加速度乘以时间，所以速度就不能瞬间改变，他需要时间去改变，所以我们答案选 B 选项。这就是牛顿第二定律的瞬时性。好我回忆牛顿第二定律的文字描述的最后一句话，他是怎么说的？对，加速的方向跟合力的方向相同，这句话描述的是牛顿第二定律是一个矢量关系式。这个性质我们把它叫做矢量性，请同学们观察课本77 页最下面两幅图片，再思考这样一个问题，加速的方向与速度的方向一定相同吗？能不能列举生活中的实例加以证明？对，有提出去的足球，抛出去的物体，我们发现他们的速度方向和受的外力方向是不一样的，所以我们说速度方向与合外力方向不一定相同。好接下来我们看这样一个例题，在水平地面上运动的小车里面悬挂了一个小球，某一时刻之后我们发现，小球处于图中状态，请问小车的加速度方向，运动方向又是怎样？请同学们讨论2 分钟。请这位同学来答复一下，加速度方向向那边？水平向右，运动状态呢？对可能向左做匀减速直线运动，也有可能向右做匀加速直线运动。好，请坐，这就是我们要学的第四个特性矢量性。好接下我们一起来看这样一个例题。在光滑水平面上放置一个质量为一千克的物体，在外力f1 和 f2 的作用下由静止开始运动我们一起来研究一下它的加速度变化，f1 等于 3 牛，由牛顿第二定律可得加速度等于 3 米没二次方秒，同理可得 f2 的加速度，因为加速度是矢量，所以我们可以用牛顿第二定律把加速度进行合成，合加速度为 5，那么如果我们先把力合成会一样吗？答案当然是肯定的，通过这个例子我们发现了什么样的规律？每一个力独立产生一个加速度，合力产生的加速度即分力加速度的矢量和，我们把这个性质叫做独立性。最后我们稍微提一下牛顿第二定律的适用范围，我们高中阶段处理的问题都是在惯性系中。通过刚刚的学习我们开掘出牛顿第二定律的五大特性，那么接下来我们来看这样一个讨论问题。是不是没有矛盾。好，我们一起来看下一个例题，在公式 f=kma 中对于 k 的值说法正确的是，因为是在规定之下 k 才等于 1，且都是在国际单位制中，所以答案选择 cd。接下来给同学们两分钟时间先阅读教材，再答复黑板上的问题。第一、根本单位是选定的几个根本物理量的单位，二导出单位由根本物理量根据物理规律推导出来的其它物理量的单位，三、单位制是由根本单位和导出单位共同组成的。接下来我们一起来了解一下哪些物理量是国际单位制规定的根本物理量。力学的有长度、质量、时间，电学的电流强度，热学的热力学温度，光学的发光强度，以及物质的量；这些物理量被规定为根本物理量，也同时规定了他们的根本单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。我们在高中阶段只需要了解的只有发光强度，其余六个都要掌握。接下来我们就来练一练。A 米是国际单位制根本物理量长度的根本单位，b 牛顿是物理量里的单位不是国际单位制规定的根本物理量所以是导出单位；好接下来给同学们三分钟的时间相互练习并得出正确结果。好我们一起来看一下正确答案，有不同意见的同学请相互交流。这个问题解决之后我们现在再来尝试一下用牛顿第二定律解题，小慧推动小车东边，小车的质量是 7Kg，假定水平推力为 14N，不计阻力，求小车的加速度和从静止开始 2.0s 末的速度大小。分析：首先对小车受力分析，可知产生加速度的原因是水平推力，由牛顿第二定律可求其加速度；小车在恒力作用下做初速度为零的匀加速直线运动求末速度解：由牛顿第二定律 F=ma 可知，小车的加速度a=F/M=2.0 m/s2由运动学规律可知末速度Vt 有Vt=at=4 m/s我们来总结一下本节课所学的内容：牛顿第二定律的内容是物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同。即F合=ma；牛顿第二定律的特性：因果性、同体性、瞬时性、矢量性、独立性；单位制：根本单位(7 个)+导出单位，且力学根本单位：长度m、质量Kg和时间s最后我们今天的作用是课本P79 练习与评价 5、6 开展空间 1、2，注意答题格式。板书设计：板书设计：牛顿第二定律牛顿第二定律一、定义：公式：F合=ma特性：因果性、同体性、瞬时性、矢量性、独立性二、单位制：根本单位(7 个)+导出单位