優(yōu)品課件之4.3牛頓第二定律

1、優(yōu)品課件 4.3牛頓第二定律 4.3牛頓第二定律 教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)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聯(lián)系3、知道在國(guó) 際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的4、會(huì)用牛頓第二定律 的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 二、過(guò)程與方法1、以實(shí)驗(yàn)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能從實(shí)際運(yùn)動(dòng)中抽象出模型并用第二定律加以解決三、情感 態(tài)度與價(jià)值觀1、滲透物理學(xué)研究方法的教育 2、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)研究的重要方法教學(xué)重點(diǎn)1、牛頓第 二定律2、牛頓第二定律的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn) 牛頓第二定律的應(yīng) 用課時(shí)安排1課

2、時(shí)教學(xué)過(guò)程引入 師：牛頓第一定律告 訴我們，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因即產(chǎn)生加速度的原因，加速度 同時(shí)又與物體的質(zhì)量有關(guān)。上一節(jié)課的探究實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)看到， 小車(chē) 的加速度可能與所受的合外力成正比， 與物體的質(zhì)量成反比。大量實(shí) 驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都能得出同樣的結(jié)論，由此可以總結(jié)出一般性的規(guī) 律：物體加速度的大小跟合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速 度的方向與合外力的方向相同。這就是牛頓第二定律。一、牛頓第 二定律：定義：物體加速度的大小跟合外力成正比，跟物體的質(zhì)量 成反比，力口速度的方向與合外力的方向相同。比例式：或。等式： 其中k是比例系數(shù)。（公式中的F是合外力，而ma是作用效果，不要 看成

3、力，它們只是大小相等）力的單位K是比例常數(shù)，那k應(yīng)該是 多少呢？ 這里要指出的是，在17世紀(jì)，人類(lèi)已經(jīng)有了一些基本物理 量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，但還沒(méi)有規(guī)定多大的力為一個(gè)單位力， 當(dāng)然也沒(méi)有力 的單位牛頓?？茖W(xué)家們?cè)谧雠c力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)并沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)算力的大 小，利用的僅僅是簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系。比如當(dāng)掛一個(gè)鉤碼時(shí)，質(zhì)量為 1kg的小車(chē)產(chǎn)生大小為2m/s2的加速度，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，此時(shí)小車(chē) 受力是第一次的兩倍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小車(chē)產(chǎn)生大小為4m/s2的加速度， 由此可以得出物體的加速度與所受的合外力成正比 （因?yàn)檫€沒(méi)有規(guī)定 一個(gè)單位的力是多大，所以你也無(wú)法知道一個(gè)鉤碼是幾個(gè)單位的力。 比如只有當(dāng)我們規(guī)定了多長(zhǎng)的距離為一

4、個(gè)單位長(zhǎng)度（im后才能知道 一根棒有幾個(gè)單位長(zhǎng)度即幾米。）。由于單位力的大小還沒(méi)有規(guī)定， 所以k的選擇有一定的任意性，只要是常數(shù)，它就能正確表示F與m a之間的比例關(guān)系。（或者反過(guò)來(lái)講，如果我們當(dāng)時(shí)已經(jīng)規(guī)定了力的 單位為N,并且規(guī)定一個(gè)鉤碼的重量為1N,那么公式中的k就不具有 隨意性。在計(jì)算時(shí)質(zhì)量的單位用 kg，加速度的單位用m/s2,當(dāng)F ma 三者都取值為單位1時(shí)有：1N=k?1kg?1m/s2而我們知道1kg?1m/s2 表示使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的力，對(duì)照上例應(yīng)該是半個(gè)鉤碼， 那k就應(yīng)該等于2。如果當(dāng)時(shí)規(guī)定兩個(gè)鉤碼重量為1N時(shí)，那k應(yīng)該 是4。而當(dāng)規(guī)定半個(gè)鉤碼重為1N時(shí)，k

5、就是1 了。所以由于沒(méi)有規(guī)定 1N的力是多大，k的值任意的，只要常數(shù)就行。既然k是任意取的， 那取1將會(huì)使公式最簡(jiǎn)便。當(dāng)k值取定后，力的單位理所當(dāng)然也定下 來(lái)了：一個(gè)單位力=1?1kg?1m/s2,即規(guī)定了 1N的力是使質(zhì)量為1kg 的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力。用手托住兩個(gè)雞蛋大約就是 1N。從 上可知力的單位是kg?m/s2,后來(lái)為了紀(jì)念牛頓，把kg?m/s2稱做“牛 頓”，用N表示。公式：例1、一物體質(zhì)量為1kg的物體靜置在光 滑水平面上，0時(shí)刻開(kāi)始，用一水平向右的大小為2N的力F1拉物體， 則（1）物體產(chǎn)生的加速度是多大？ 2S后物體的速度是多少？（2） 若在3秒末給物體加上一個(gè)大小

6、也是 2N水平向左的拉力F2,則物體 的加速度是多少？ 4秒末物體的速度是多少？（ 3）3S內(nèi)物體的加 速度2m/s2是由力F1產(chǎn)生的，3S后物體的加速度為0,那是說(shuō)3S后 F1不再產(chǎn)生加速度了？ 解：（1）受力分析知：物體所受的合外力為F1=2N則根據(jù)公式 有； 從0時(shí)刻開(kāi)始做初速度為0,加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，據(jù) 得2S末速度為4m/s。（2）3S末加上F2后，物體所受的合外力為 0,則據(jù) 有加速度為0;從3S末開(kāi)始物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，4S末速 度仍是4m/s。（3）可以用平形四邊形定則進(jìn)行分解合成的不僅僅 是力，所有的矢量均可以用平形四邊形定則進(jìn)行分解合成，當(dāng)然也包 括加速度

7、。3S后F1仍然產(chǎn)生2m/s2的加速度，不過(guò)F1產(chǎn)生的加速 度與F2產(chǎn)生的加速度相互抵消，所以總的加速度是 0。牢記：物體 受到幾個(gè)力的作用時(shí)，每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度，就 像其他力不存在一樣，這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立性原理。物體的合加速 度等于各個(gè)分力分別產(chǎn)生的加速度的矢量和；也等于合外力與質(zhì)量的 比值。例2:光滑水面上，一物體質(zhì)量為1kg，初速度為0,從0時(shí) 刻開(kāi)始受到一水平向右的接力 F，F(xiàn)隨時(shí)間變化圖如下，要求作出速 度時(shí)間圖象。 牢記：加速度與合外力存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系： 某一時(shí)刻的加速度總是 與那一時(shí)刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度 立刻消失；所以加速度與

8、力一樣，可以突變，而速度是無(wú)法突變的。 例3、牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例嗎？牢記：牛頓第一定 律說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 牛頓第一定律定義了力。正因?yàn)橹懒嗽跊](méi)有力的情況下物體是靜止 或勻速的，人們才能去研究物體在有力的情況下是如何運(yùn)動(dòng)的。所以 牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，牛頓第二定律是牛頓第一定律 的擴(kuò)展。總結(jié)分析1、F與a的同向性。2、F與a的瞬時(shí)性。3、 力的獨(dú)立性原理。4、F可以突變，a可以突變，但v不能突變。5、 牛二只適用于慣性參考系6、牛二適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體 7、是 定義式、度量式； 是決定式。兩個(gè)加速度公式，一個(gè)是純粹從運(yùn)動(dòng)

9、學(xué)（現(xiàn)象）角度來(lái)研究運(yùn)動(dòng)；一個(gè)從本質(zhì)內(nèi)因進(jìn)行研究。就像農(nóng)民 看云識(shí)天氣，掌握天氣規(guī)律，但并不知道云是如何形成的，為什么不 同的云代表不同的天氣。就像知道有加速度卻不知道為何會(huì)有。8、 不能認(rèn)為牛頓第一定律是牛頓第二定律在合外力為 0時(shí)的特例。 例 4、從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度。 可是我們用力提一個(gè)很重的物體時(shí)卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有 無(wú)矛盾？為什么？ 答：沒(méi)有矛盾，從 角度來(lái)看，因?yàn)樘岵粍?dòng)，所以 靜止，則合外力為0,所以加速度也為0;從 角度來(lái)看，物體受三個(gè) 力，支持力、重力、向上提的力。這三個(gè)力產(chǎn)生的加速度相互抵消， 所以合加速度也是0。二、用牛頓第二定律解題的方法和步驟 1、 明確研究對(duì)象