牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計(jì)

第五章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第3節(jié)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律本節(jié)選自魯科版必修一第五章第三節(jié)。本節(jié)在分析上節(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的具體內(nèi)容表達(dá)，定量回答了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化率—加速度與它所受外力的關(guān)系，以及加速度與它自身質(zhì)量的關(guān)系，得出了牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。牛頓第二定律通過(guò)加速度將物體的運(yùn)動(dòng)與受力緊密聯(lián)系在一起，是聯(lián)系力與運(yùn)動(dòng)的橋梁，因此，牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律，在整個(gè)物理體系中處于至關(guān)重要的地位?！疚锢碛^念】掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解公式中各物理量的意義及相互因果關(guān)系；會(huì)用牛頓第二定律公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。【科學(xué)思維】能對(duì)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論能利用牛頓第二定律相關(guān)的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。【科學(xué)探究】以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)歸納出物體的加速度跟它的質(zhì)量、所受外力的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，滲透物理方法的教育，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；從認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)出物理規(guī)律并加以運(yùn)用，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，樹(shù)立學(xué)好物理的信心?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】牛頓第二定律的內(nèi)容及表達(dá)式；力的單位?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】對(duì)牛頓第二定律的理解及應(yīng)用。【導(dǎo)入新課】（通過(guò)體驗(yàn)，得出加速度與力、質(zhì)量的定性認(rèn)識(shí)）體驗(yàn)一、在課本上撒一些碎紙片，先用嘴輕吹，再用力使勁吹，觀察現(xiàn)象。結(jié)論：對(duì)某一物體，受到的力越大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，即加速度越大。體驗(yàn)二、在課本上撒一些碎紙片和一些小石子，用力使勁吹，觀察現(xiàn)象。結(jié)論：對(duì)不同的物體，受到相同的力，質(zhì)量越小的，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，即加速度越大。提出問(wèn)題：如何定量描述加速度與其受到的合外力、質(zhì)量的關(guān)系?（引出本節(jié)的主題）【新課講授】一、牛頓第二定律的內(nèi)容a∝Fa∝11/ma1/maFaa∝Fm，F(xiàn)∝ma1、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：物體加速度的大小與所受合外力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。2、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律表達(dá)式F＝kma問(wèn)題：如何把k消掉？思考：力的單位“牛頓”是怎么定義的？使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度，所用的力為1kg.m/s2，我們即定義這個(gè)力的大小是1N。1N=1kg?m/s2，所以當(dāng)公式F＝kma中各物理量都用國(guó)際單位時(shí)k=即F=ma二、對(duì)牛頓第二定律的理解1、獨(dú)立性（以螞蟻的困惑入手，設(shè)置問(wèn)題情境引發(fā)學(xué)生對(duì)牛頓第二定律表達(dá)式中力F的理解以及獨(dú)立性的理解）螞蟻的困惑：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，可是螞蟻無(wú)論怎樣用力都推不動(dòng)一塊放在水平地面上的磚頭，這與牛頓第二定律矛盾么？請(qǐng)你解釋一下。不矛盾，螞蟻推磚頭時(shí)，磚頭受到重力、支持力、推力和摩擦力，這四力平衡，合力為0，作用在物體上的每個(gè)力都將獨(dú)立地產(chǎn)生各自的加速度，而物體實(shí)際的加速度a是每個(gè)力的加速度的矢量和，其加速度為零，磚頭不動(dòng)。mgFmgF牽2、矢量性試分析火箭發(fā)射過(guò)程中的受力情況。F－mg=ma獨(dú)立性：公式中的F合與a都是矢量，且二者方向相同。3、瞬時(shí)性F思考：放在光滑水平面上的靜止物體，在拉力F的作用下運(yùn)動(dòng)情況。F（1）當(dāng)F=0時(shí)，物體的加速度是多少？（2）當(dāng)F≠0時(shí)，物體的加速度是多少？（3）當(dāng)F逐漸減小到0的過(guò)程中，物體的加速度會(huì)怎么變化？瞬時(shí)性：力與加速度：同時(shí)產(chǎn)生；同時(shí)消失；同時(shí)變化。4、同一性F合與a均是對(duì)同一研究對(duì)象，F(xiàn)合中的每一個(gè)力均應(yīng)是同一研究對(duì)象所受的力。三、牛頓第二定律的應(yīng)用例一：滑雪是大家喜歡的運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量m=75kg的人從靜止開(kāi)始沿山坡滑下，山坡的傾角θ=30°，滑雪板與雪地的摩擦力為37.5N，求5s內(nèi)滑下來(lái)的路程和5s末的速度大小。（取g=10m/s2）【解題步驟】根據(jù)牛頓第二定律可得Gsinθ?f=ma

,a=Gsinθ?fmv0

s=12at2可得s=56.25m,v=22.5m/s例二：滑雪是大家喜歡的運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量m＝75kg,以V0＝2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角θ＝30°,在t＝5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x＝60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空氣阻力)?！窘忸}步驟】滑雪者的加速度可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求得，由s=v0+12at2對(duì)人進(jìn)行受力分析，正交分解，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，得：mgsinθ－f＝maf＝mgsinθ－ma得f＝67.5N【已知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況】例一：滑雪是大家喜歡的運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量m=75kg的人從靜止開(kāi)始沿山坡滑下，山坡的傾角θ=30°，滑雪板與雪地的摩擦力為37.5N，求5s內(nèi)滑下來(lái)的路程和5s末的速度大小?！疽阎矬w的運(yùn)動(dòng)情況，確定物體的受力情況】例二：一個(gè)滑雪的人,質(zhì)量m＝75kg,以V0＝2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角θ＝30°,在t＝5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x＝60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空氣阻力)例一、例二是在同種問(wèn)題情境下的變式，通過(guò)解決這兩類(lèi)問(wèn)題，總結(jié)解題思路。（總結(jié)解題過(guò)程）1、確定研究對(duì)象2、對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析3、利用牛頓第二定律將受力情況與運(yùn)動(dòng)情況結(jié)合起來(lái)4、選取正方向，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解四、國(guó)際單位制20世紀(jì)末美國(guó)曾發(fā)射一個(gè)火星探測(cè)器,在設(shè)定環(huán)繞軌道半徑時(shí)，沒(méi)有進(jìn)行單位換算，導(dǎo)致探測(cè)器離火星過(guò)近,溫度過(guò)高而起火，隨后脫離軌道墜入火星的大氣層.致使美國(guó)損失價(jià)值1.25億美元的火星探測(cè)器。（引出同一單位制的必要性）1、基本單位：只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫基本單位。比如長(zhǎng)度（m、km、cm……）、質(zhì)量（kg、g、t……）、時(shí)間（s、min、h……）2、由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位叫做導(dǎo)出單位。比如速度的單位m/s、km/h……、加速度的單位m/s2、cm/s2……、力的單位kg·m/s2……3、單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制。4、（1）物理學(xué)中，共有七個(gè)物理量的單位被選定為基本單位。（2）在力學(xué)中，選定長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間這三個(gè)物理量的單位為基本單位．長(zhǎng)度的單位有：厘米（cm）、米（m）、千米（km）等．質(zhì)量的單位有：克（g）、千克（kg）等．時(shí)間的單位有：秒（s）、分（min）、小時(shí)（h）等．（3）速度