高中物理人教必修一4.3 牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系4.3牛頓第二定律本節(jié)內(nèi)容是在上節(jié)實(shí)驗(yàn)課程“探究加速度、質(zhì)量與力的關(guān)系”的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)的探究和總結(jié)，在知識(shí)上要求知道決定加速度的因素、理解加速度、質(zhì)量、力三者關(guān)系；要求經(jīng)歷探究活動(dòng)、嘗試解決問題方法、體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律過程。牛頓第二定律將力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，具體的、定量的回答了加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系，是動(dòng)力學(xué)中的核心內(nèi)容，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容?！疚锢碛^念】樹立相互作用觀念和物質(zhì)觀念，理解加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)【科學(xué)思維】在上節(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究出具體的、實(shí)用的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，主要使用邏輯推理方法【科學(xué)探究】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、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，分析問題，解決問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】對(duì)牛頓第二定律的正確理解及其應(yīng)用PPT【新課導(dǎo)入】賽車質(zhì)量小、動(dòng)力大，容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的速度，也就是說，賽車的加速度大。物體的加速度a與它所受的作用F以及自身的質(zhì)量m之間存在什么樣的定量關(guān)系呢？通過上節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，你找到了嗎？【新課講授】一、牛頓第二定律的表達(dá)式回憶上節(jié)課所探究的內(nèi)容大量實(shí)驗(yàn)和事實(shí)都能得出同樣的結(jié)論:物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。牛頓第二定律【內(nèi)容】物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與作

3、用力的方向相同。 二、力的單位由前面已知牛頓第二定律的公式F=kma。式子的k是比例常數(shù)。如果公式中的物理量選擇合適的單位，可以使k=1，從而使公式簡化。我們知道，在國際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個(gè)單位是根據(jù)牛頓第二定律來這樣定義的：使質(zhì)量是1千克的物體產(chǎn)生1米/秒2加速度的力，叫做1牛頓。即：1牛=1千克 米/秒2可見，如果都用國際單位制的單位，在上式中就可以使k=1，上式簡化成：F = ma牛頓第二定律的理解(1)因果性: 力是產(chǎn)生加速度的原因(2)同體性: a 、F、m對(duì)應(yīng)于同一物體或同一個(gè)整體(3)矢量性:a與F 的方向總是相同(4)同時(shí)性: a與F是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系(5)獨(dú)立性:每

4、個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度【例題1】在平直路面上，質(zhì)量為1100kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過70s停了下來。汽車受到的阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變?！痉治觥咳鐖D4.3-2，取消動(dòng)力后，汽車在平直路面上只受阻力的作用。由于阻力不變，根據(jù)牛頓第二定律，汽車在平直路面上運(yùn)動(dòng)的加速度將保持不變。由加速度可以求出汽車受到的阻力。如圖4.3-3，重新起步后，汽車在平直路面上受到牽引力和阻力。由于二者大小都不變，所以汽車的加速度恒定不變。根據(jù)牛頓第二定律可以求出汽車運(yùn)動(dòng)的加速度?！窘馕觥恳云?/p>

5、車為研究對(duì)象。設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸正方向，建立一維坐標(biāo)系。取消動(dòng)力后，汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。初速度v0100km/h27.8m/s，末速度為0，滑行時(shí)間t70s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系式，加速度為汽車受到的阻力為汽車受到的阻力是437N，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。重新起步后，汽車所受的合力為F合2000N437N1563N由牛頓第二定律可以得到汽車的加速度重新起步產(chǎn)生的加速度是1.42m/s2，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。【例題2】某同學(xué)在列車車廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球，在列車以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過程中，細(xì)線就會(huì)偏過一定角度并相對(duì)車廂保持靜止，通過測(cè)定偏角的大小就能確定列車的加速度（圖4.3

6、-4）。在某次測(cè)定中，懸線與豎直方向的夾角為，求列車的加速度。【分析】列車在加速行駛的過程中，小球始終與列車保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，所以，小球的加速度與列車的加速度相同。對(duì)小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)力的合成法則求解合力。再根據(jù)牛頓第二定律，求出小球的加速度，從而獲得列車的加速度?！窘馕觥浚ǚ椒?）選擇小球?yàn)檠芯繉?duì)象。設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在豎直平面內(nèi)受到重力mg、繩的拉力FT（圖4.3-5）。在這兩個(gè)力的作用下，小球產(chǎn)生水平方向的加速度a。這表明，F(xiàn)T與mg的合力方向水平向右，且Fmgtan根據(jù)牛頓第二定律，小球具有的加速度為（方法2）小球在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。建立圖4.3-6所示的直角坐標(biāo)系。將小球所受的拉力FT分解為水平方向的Fx和豎直方向的Fy。在豎直方向有：Fymg0，F(xiàn)yFTcosFTcosmg（1）在水平方向有：FxFTsinFTsinma（2）（1）（2）式聯(lián)立，可以求得小球的加速度為agtan列車的加速度與小球相同，大小為gtan，方向水在豎直方向有首先