《4.3牛顿第二定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《4.3牛顿第二定律.docx(16页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、4.3牛顿第二定律牛顿其次定律 教学目标学问目标(1)通过演示试验相识加速度与质量和和合外力的定量关系;(2)会用精确的文字叙述牛顿其次定律并驾驭其数学表达式;(3)通过加速度与质量和和合外力的定量关系,深刻理解力是产生加速度的缘由这一规律;(4)相识加速度方向与合外力方向间的矢量关系,相识加速度与和外力间的瞬时对应关系;(5)能初步运用运动学和牛顿其次定律的学问解决有关动力学问题 实力目标通过演示试验及数据处理,培育学生视察、分析、归纳总结的实力;通过实际问题的处理,培育良好的书面表达实力 情感目标培育仔细的科学看法,严谨、有序的思维习惯 教学建议 教材分析 1、通过演示试验,利用限制变量的
2、方法探讨力、质量和加速度三者间的关系:在质量不变的前题下,探讨力和加速度的关系;在力不变的前题下,探讨质量和加速度的关系2、利用试验结论总结出牛顿其次定律:规定了合适的力的单位后,牛顿其次定律的表达式从比例式变为等式3、进一步探讨牛顿其次定律的准确含义:公式中的表示的是物体所受的合外力,而不是其中某一个或某几个力;公式中的和均为矢量,且二者方向始终相同,所以牛顿其次定律具有矢量性;物体在某时刻的加速度由合外力确定,加速度将随着合外力的改变而改变,这就是牛顿其次定律的瞬时性 教法建议1、要确保做好演示试验,在试验中要留意交代清晰两件事:只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下,小车所受的拉力才近似
3、地认为等于砝码的重力(依据学生的实际状况确定是否证明);试验中运用了替代法,即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小2、通过典型例题让学生理解牛顿其次定律的准确含义3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿其次定律,让学生重新相识出中所给公式 教学设计示例 教学重点:牛顿其次定律 教学难点:对牛顿其次定律的理解 示例: 一、加速度、力和质量的关系 介绍探讨方法(限制变量法):先探讨在质量不变的前题下,探讨力和加速度的关系;再探讨在力不变的前题下,探讨质量和加速度的关系介绍试验装置及试验条件的保证:在砝码质量远远小于小车质量的条件下,小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力介绍数据处理方法(替代法)
4、:依据公式可知,在相同时间内,物体产生加速度之比等于位移之比 以上内容可依据学生状况,让学生充分参加探讨本节书涉及到的演示试验也可利用气垫导轨和计算机,变为定量试验 1、加速度和力的关系 做演示试验并得出结论:小车质量相同时,小车产生的加速度与作用在小车上的力成正比,即,且方向与方向相同 2、加速度和质量的关系 做演示试验并得出结论:在相同的力F的作用下,小车产生的加速度与小车的质量成正比,即 二、牛顿其次运动定律(加速度定律) 1、试验结论:物体的加速度根作用力成正比,跟物体的质量成反比加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同即,或 2、力的单位的规定:若规定:使质量为1kg的物体产生1m/
5、s2加速度的力叫1N则公式中的1(这一点学生不易理解) 3、牛顿其次定律: 物体的加速度根作用力成正比,跟物体的质量成反比加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同 数学表达式为:或 4、对牛顿其次定律的理解: (1)公式中的是指物体所受的合外力 举例:物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动,使物体产生加速度的合外力是物体 所受4个力的合力,即拉力和摩擦力的合力(在桌面上推粉笔盒) (2)矢量性:公式中的和均为矢量,且二者方向始终相同由此在处理问题时,由合外力的方向可以确定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向 (3)瞬时性:物体在某时刻的加速度由合外力确定,加速度将随着合外力的改变
6、而改变 举例:静止物体启动时,速度为零,但合外力不为零,所以物体具有加速度 汽车在平直公路上行驶,其加速度由牵引力和摩擦力的合力供应;当刹车时,牵引力突然消逝,则汽车此时的加速度仅由摩擦力供应可以看出前后两种状况合外力方向相反,对应车的加速度方向也相反 (4)力和运动关系小结: 物体所受的合外力确定物体产生的加速度: 当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同始终线且方向相同物体做匀加速直线运动 当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同始终线且方向相反物体做匀减速直线运动 以上小结老师要带着学生进行,同时可以让学生考虑是否还有其它状况,应满意什
7、么条件 探究活动 题目:验证牛顿其次定律组织:23人小组方式:开放试验室,学生试验评价:熬炼学生的试验设计和操作实力 牛顿其次定律教案 牛顿其次定律教案 【教学目标】:1.理解牛顿其次定律的内容、表达式和适用范围.2.学会分析两类动力学问题【教学重点】:理解牛顿其次定律的内容、表达式和适用范围【教学难点】:.学会分析两类动力学问题【教学方法】:讲练结合一、牛顿其次定律基础导引由牛顿其次定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是,我们用力提一个很重的箱子,却提不动它这跟牛顿其次定律有没有冲突?应当怎样说明这个现象?学问梳理1内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成_、跟它的质量成_,加
8、速度的方向跟_相同2表达式:_.3适用范围(1)牛顿其次定律只适用于_参考系(相对地面静止或_运动的参考系)(2)牛顿其次定律只适用于_物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的状况二、两类动力学问题基础导引以15m/s的速度行驶的无轨电车,在关闭电动机后,经过10s停了下来电车的质量是4.0103kg,求电车所受的阻力学问梳理1动力学的两类基本问题(1)由受力状况推断物体的_(2)由运动状况推断物体的_2解决两类基本问题的方法:以_为桥梁,由运动学公式和_列方程求解:解决两类动力学问题的关键是什么?三、力学单位制基础导引假如一个物体在力F的作用下沿着力的方向移动了一段距离l,这个力对
9、物体做的功WFl.我们还学过,功的单位是焦耳(J)请由此导出焦耳与基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)之间的关系学问梳理1单位制由基本单位和导出单位共同组成2力学单位制中的基本单位有_、_、时间(s)3导出单位有_、_、_等.探究一牛顿其次定律的理解例1牛顿其次定律导学案如图所示,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧起先,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的改变状况如何?牛顿其次定律导学案总结利用牛顿其次定律分析物体运动过程时应留意以下两点:(1)a是联系力和运动的桥梁,依据受力条件,确定加速度,以加速度确定物体速度和位移的改变(2) 牛顿其次定律导学案 牛顿其
10、次定律导学案 【学习目标】1、驾驭牛顿其次定律的文字内容和数学公式2、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 3、会用牛顿其次定律的公式进行有关的计算 【学习重点】1、驾驭牛顿其次定律的文字内容和数学公式 2、会用牛顿其次定律的公式进行有关的计算 【学习难点】会用牛顿其次定律的公式进行有关的计算 【自主学习】 一、牛顿其次定律的得出(阅读教材p74页独立完成下列填空) 1、肯定时,加速度与合外力成比;即:2、肯定时,加速度与质量成比;即:3、综合以上两个因素,加速度与力和质量的关系表达为; 留意:实际物体所受的力往往不止一个,这时式中F指的是物体所受的合力 4、假如k=1,这样牛顿其
11、次定律可以表达为。 5、力的国际单位是,他是怎样规定的:。 二、牛顿其次定律深化相识 问题1、牛顿其次定律中指出加速度与力成正比,能否说成力与加速度成正比,为什么? 问题2、从牛顿其次定律的内容分析,F、m、a是对于几个物体而言的? 问题3、一质量为m的物体静止在光滑水平面上,试探讨回答以下问题? (1)某一时刻静止物体受水平向右的恒力F,此时物体的加速度大小为多少?方向怎样?此时速度大小为多少? (2)进过一段时间,物体速度为v此时撤去力F,对物体施加一方向向左的恒力3F,此时物体的加速度大小多少?方向怎样?此时速度大小方向又是怎样? (3)第(2)问中假如不撤去F,对物体再施加一个方向向左
12、的恒力3F,此时物体的加速度大小多少?方向怎样? 老师提问:还可以用什么方法求加速度 三、【合作探究】 1、从牛顿其次定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿其次定律有无冲突?为什么? 2、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。你怎样说明? 3、(小组探讨)总结牛顿其次定律应用时的一般步骤: 四、【课堂练习】 1、在牛顿其次定律公式Fkma中,有关比例常数k的说法正确的是:() A、在任何状况下都等于1B、k值是由质量、加速度和力的大小确定的 C、k值是由质量、加速度和力的单位确定的 D、在国际单位制中,k的
13、数值肯定等于1 2、关于速度、加速度、合外力的关系下列说法正确的是()A.物体的速度越大则加速度越大,所受合外力也越大 B.物体的速度为零则加速度为零,所受合外力也为零C.物体的速度为零而加速度可能很大,所受合外力也 可能很大; D.物体的速度很大而加速度可能为零,所受合外力也 可能为零。 3、F合和a的瞬时对应和因果对应关系正确的是() A.只有物体受到力的作用,物体才具有加速度 B.力恒定不变,加速度也恒定不变 C.力随着时间变更,加速度也随着时间变更 D.力停止作用,加速度也随即消逝 五、【作业布置】 课本P78页课后问题与练习第2、3题。 牛顿其次定律的应用 4.4牛顿其次定律的应用连
14、接体问题【学习目标】1.知道什么是连接体与隔离体。2.知道什么是内力和外力。3.学会连接体问题的分析方法,并用来解决简洁问题。【自主学习】一、连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统,称为。假如把其中某个物体隔离出来,该物体即为。二、外力和内力假如以物体系为探讨对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的力,而系统内各物体间的相互作用力为。应用牛顿其次定律列方程不考虑力。假如把物体隔离出来作为探讨对象,则这些内力将转换为隔离体的力。三、连接体问题的分析方法1.整体法:连接体中的各物体假如,求加速度时可以把连接体作为一个整体。运用列方程求解。2.隔离法:假如要求连接体间的相互作用力
15、,必需隔离其中一个物体,对该物体应用求解,此法称为隔离法。3.整体法与隔离法是相对统一,相辅相成的。原来单用隔离法就可以解决的连接体问题,但假如这两种方法交叉运用,则处理问题就更加便利。如当系统中各物体有相同的加速度,求系统中某两物体间的相互作用力时,往往是先用法求出,再用法求。【典型例题】例1.两个物体A和B,质量分别为m1和m2,相互接触放在光滑水平面上,如图所示,对物体A施以水平的推力F,则物体A对物体B的作用力等于()A.B.C.FD.扩展:1.若m1与m2与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为则对B作用力等于。2.如图所示,倾角为的斜面上放两物体m1和m2,用与斜面平行的力F推m1,使两物
16、加速上滑,不管斜面是否光滑,两物体之间的作用力总为。 例2.如图所示,质量为M的木板可沿倾角为的光滑斜面下滑,木板上站着一个质量为m的人,问(1)为了保持木板与斜面相对静止,计算人运动的加速度?(2)为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度是多少? 【针对训练】1.如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接。在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动,设A和B的质量分别为mA和mB,当突然撤去外力F时,A和B的加速度分别为()A.0、0B.a、0C.、D.a、2.如图A、B、C为三个完全相同的物体,当水平力F作用于B上,三物体可一起匀速运动。撤去力F后,三物体仍可一起向前运动,设此时A、B间作用力
17、为f1,B、C间作用力为f2,则f1和f2的大小为()A.f1f20B.f10,f2FC.f1,f2D.f1F,f203.如图所示,在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体,物体与壁间的静摩擦因数0.8,要使物体不致下滑,车厢至少应以多大的加速度前进?(g10m/s2) 4.如图所示,箱子的质量M5.0kg,与水平地面的动摩擦因数0.22。在箱子顶板处系一细线,悬挂一个质量m1.0kg的小球,箱子受到水平恒力F的作用,使小球的悬线偏离竖直方向30角,则F应为多少?(g10m/s2) 【实力训练】1.如图所示,质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、倾角为的斜面上,A与斜面间、A与B之间的动摩擦因数
18、分别为1,2,当A、B从静止起先以相同的加速度下滑时,B受到摩擦力()A.等于零B.方向平行于斜面对上C.大小为1mgcosD.大小为2mgcos 2.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端固定一个质量为m的小球。小球上下振动时,框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为()A.gB.C.0D.3.如图,用力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动,现在中间的B物体上加一个小物体,它和中间的物体一起运动,且原拉力F不变,那么加上物体以后,两段绳中的拉力Fa和Fb的改变状况是()A.Ta增大B.Tb增大C.Ta变小D.Tb不变4.如图所示为杂技
19、“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为()A.(M+m)gB.(M+m)gmaC.(M+m)g+maD.(Mm)g5.如图,在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计的薄板,将薄板上放一重物,并用手将重物往下压,然后突然将手撤去,重物即被弹射出去,则在弹射过程中,(即重物与弹簧脱离之前),重物的运动状况是()A.始终加速B.先减速,后加速C.先加速、后减速D.匀加速6.如图所示,木块A和B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静置于地面,它们的质量之比是1:2:3,设全部接触面都光滑,当沿水平方向抽出木块C的
20、瞬时,A和B的加速度分别是aA=,aB。7.如图所示,一细线的一端固定于倾角为45的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a向左运动时,小球对滑块的压力等于零。当滑块以a2g的加速度向左运动时,线的拉力大小F。8.如图所示,质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起,放在光滑的水平地面上,已知A、B间的最大摩擦力为A物体重力的倍,若用水平力分别作用在A或B上,使A、B保持相对静止做加速运动,则作用于A、B上的最大拉力FA与FB之比为多少? 9.如图所示,质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅称上,小车沿斜面无摩擦地向下运动,现视察到物体在磅秤上读数只
21、有600N,则斜面的倾角为多少?物体对磅秤的静摩擦力为多少? 10.如图所示,一根轻弹簧上端固定,下端挂一质量为mo的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长L后停止,然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度以内,刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少? 【学后反思】 参考答案典型例题:例1.分析:物体A和B加速度相同,求它们之间的相互作用力,实行先整体后隔离的方法,先求出它们共同的加速度,然后再选取A或B为探讨对象,求出它们之间的相互作用力。解:对A、B整体分析,则F(m1+m2)a所以求A、B间弹力FN时以B为探讨对象,则答案:B说明:求A、B
22、间弹力FN时,也可以以A为探讨对象则:FFNm1aFFN故FN对A、B整体分析F(m1+m2)g=(m1+m2)a再以B为探讨对象有FNm2gm2aFNm2gm2提示:先取整体探讨,利用牛顿其次定律,求出共同的加速度再取m2探讨,由牛顿其次定律得FNm2gsinm2gcosm2a整理得例2.解(1)为了使木板与斜面保持相对静止,必需满意木板在斜面上的合力为零,所以人施于木板的摩擦力F应沿斜面对上,故人应加速下跑。现分别对人和木板应用牛顿其次定律得:对木板:MgsinF。对人:mgsin+Fma人(a人为人对斜面的加速度)。解得:a人,方向沿斜面对下。(2)为了使人与斜面保持静止,必需满意人在木
23、板上所受合力为零,所以木板施于人的摩擦力应沿斜面对上,故人相对木板向上跑,木板相对斜面对下滑,但人对斜面静止不动。现分别对人和木板应用牛顿其次定律,设木板对斜面的加速度为a木,则:对人:mgsinF。对木板:Mgsin+F=Ma木。解得:a木,方向沿斜面对下。即人相对木板向上加速跑动,而木板沿斜面对下滑动,所以人相对斜面静止不动。答案:(1)(M+m)gsin/m,(2)(M+m)gsin/M。针对训练1.D2.C3.解:设物体的质量为m,在竖直方向上有:mg=F,F为摩擦力在临界状况下,FFN,FN为物体所受水平弹力。又由牛顿其次定律得:FNma由以上各式得:加速度4.解:对小球由牛顿其次定
24、律得:mgtg=ma对整体,由牛顿其次定律得:F(M+m)g=(M+m)a由代入数据得:F48N实力训练1.BC2.D3.A4.B5.C6.0、7.g、8.解:当力F作用于A上,且A、B刚好不发生相对滑动时,对B由牛顿其次定律得:mg=2ma对整体同理得:FA(m+2m)a由得当力F作用于B上,且A、B刚好不发生相对滑动时,对A由牛顿其次定律得:mgma对整体同理得FB(m+2m)a由得FB3mg所以:FA:FB1:29.解:取小车、物体、磅秤这个整体为探讨对象,受总重力Mg、斜面的支持力N,由牛顿其次定律得,MgsinMa,a=gsin取物体为探讨对象,受力状况如图所示。将加速度a沿水平和竖
25、直方向分解,则有f静macosmgsincosmgNmasinmgsin2由式得:Nmgmgsin2=mgcos2,则cos代入数据得,30由式得,f静mgsincos代入数据得f静346N。依据牛顿第三定律,物体对磅秤的静摩擦力为346N。10.解:盘对物体的支持力,取决于物体状态,由于静止后向下拉盘,再松手加速上升状态,则物体所受合外力向上,有竖直向上的加速度,因此,求出它们的加速度,作用力就很简单求了。将盘与物体看作一个系统,静止时:kL(m+m0)g再伸长L后,刚松手时,有k(L+L)(m+m0)g=(m+m0)a由式得刚松手时对物体FNmg=ma则盘对物体的支持力FNmg+ma=mg(1+) 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页
限制150内