【優(yōu)教通】高中滬科版物理必修一教學(xué)參考：第5章-第2節(jié)-牛頓第二定律1-

牛頓其次定律從容說課經(jīng)過上一節(jié)課的試驗(yàn)探究，同學(xué)已經(jīng)知道了加速度與受到的合外力成正比，和物體的質(zhì)量成反比的結(jié)論.這節(jié)通過對牛頓其次定律的學(xué)習(xí)，使同學(xué)能夠站在更高的層次上理解物體的加速度和物體受力以及物體質(zhì)量的關(guān)系，使同學(xué)有了和科學(xué)巨匠相同的思維過程，充分調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)物理的樂觀性.在教學(xué)中應(yīng)留意引導(dǎo)同學(xué)如何把比例式變成等式，在進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上理解牛頓其次定律中力和加速度的同向性、瞬時(shí)性、同體性和獨(dú)立性.會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決簡潔的題目，漸漸生疏這一類問題的處理方法.三維目標(biāo)學(xué)問與技能1.把握牛頓其次定律的文字內(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關(guān)系.3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.4.會(huì)用牛頓其次定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.過程與方法1.通過對上節(jié)課試驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)，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)出牛頓其次定律，體會(huì)大師的做法與士氣.2.培育同學(xué)的概括力氣和分析推理力氣.情感態(tài)度與價(jià)值觀1.滲透物理學(xué)爭辯方法的訓(xùn)練.2.生疏到由試驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)爭辯的重要方法.3.通過牛頓其次定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活，激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)物理的愛好.教學(xué)重點(diǎn)牛頓其次定律的特點(diǎn).教學(xué)難點(diǎn)1.牛頓其次定律的理解.2.理解k=1時(shí)，F(xiàn)=ma.教具預(yù)備多媒體課件課時(shí)支配1課時(shí)教學(xué)過程［新課導(dǎo)入］師：利用多媒體播放上節(jié)課做試驗(yàn)的過程，引起同學(xué)的回憶，激發(fā)同學(xué)的愛好，使同學(xué)再一次體會(huì)成功的喜悅，快速把課堂氛圍變成爭辯爭辯影響物體加速度緣由這一課題中去.同學(xué)觀看，爭辯上節(jié)課的試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果.師：通過上一節(jié)課的試驗(yàn)，我們知道當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系？生：當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的作用力成正比.師：當(dāng)物體所受力不變時(shí)物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系？生：當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比.師：當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時(shí)，物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關(guān)系呢？［新課教學(xué)］一、牛頓其次定律師：通過上一節(jié)課的試驗(yàn)，我們再一次證明白：物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.師：如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來？生：a∝師：如何把以上式子寫成等式?生：需要引入比例常數(shù)k a=k師：我們可以把上式再變形為F=kma.選取合適的單位，上式可以簡化.前面已經(jīng)學(xué)過，在國際單位制中力的單位是牛頓.其實(shí)，國際上牛頓這個(gè)單位是這樣定義的：質(zhì)量為1kg的物體，獲得1m/s2的加速度時(shí)，受到的合外力為1N，即1N=1kg·m/s2可見，假如各量都接受國際單位，則k=1，F(xiàn)=ma這就是牛頓其次定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式.師：牛頓其次定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系，還描述了它們的方向關(guān)系，結(jié)合上節(jié)課試驗(yàn)的探究，它們的方向關(guān)系如何？生：質(zhì)量m是標(biāo)量，沒有方向.合力的方向與加速度方向相同.師：對，我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓其次定律表達(dá)出來呢？生：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.師：加速度的方向與合外力的方向始終全都，我們說牛頓其次定律具有同向性.【爭辯與溝通】（多媒體演示課件）一個(gè)物體靜止在光滑水平面上，從某一時(shí)刻開頭受到一個(gè)方向向右、大小為5N的恒定外力作用，若物體質(zhì)量為5kg，求物體的加速度.若2s后撤去外力，物體的加速度是多少？物體2s后的運(yùn)動(dòng)狀況如何？同學(xué)進(jìn)行分組爭辯師：請同學(xué)們踴躍回答這個(gè)問題.生：依據(jù)牛頓其次定律F=ma，可得a=，代入數(shù)據(jù)可得a=1m/s2，2s后撤去外力，物體所受的力為零，所以加速度為零.由于物體此時(shí)已經(jīng)有了一個(gè)速度，所以2s以后物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).師：剛才這位同學(xué)說2s后物體不再受力，那么他說的對不對呢？生：不對.由于此時(shí)物體照舊受到重力和水平地面對它的支持力.師：那么在這種狀況下的加速度又是多少呢？生：照舊是零，由于重力和支持力的合力為零，牛頓其次定律中物體所受的力是物體所受的合力，而不是某一個(gè)力.師：格外好.以后我們在利用牛頓其次定律解題時(shí)確定要留意這個(gè)問題，即用物體所受的合力來進(jìn)行處理.【課堂訓(xùn)練】爭辯a和F合的關(guān)系，并推斷下面哪些說法不對，為什么.A.只有物體受到力的作用，物體才具有加速度B.力恒定不變，加速度也恒定不變C.力隨著時(shí)間轉(zhuǎn)變，加速度也隨著時(shí)間轉(zhuǎn)變D.力停止作用，加速度也隨即消逝答案：ABCD老師點(diǎn)評：牛頓其次定律是表示力的瞬時(shí)作用規(guī)律，描述的是力的瞬時(shí)作用效果是產(chǎn)生加速度.物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方始終打算的.當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí)，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)=ma對運(yùn)動(dòng)過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時(shí)刻的對應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消逝.這就是牛頓其次定律的瞬時(shí)性.師：依據(jù)牛頓其次定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個(gè)較小的力來水平推桌子，為什么沒有推動(dòng)呢？這和牛頓其次定律是不是沖突？生：不沖突，由于牛頓其次定律中的力是合力.師：假如物體受幾個(gè)力共同作用，應(yīng)當(dāng)怎樣求物體的加速度呢？生：先求物體幾個(gè)力的合力，再求合力產(chǎn)生的加速度.師：好，我們看下面一個(gè)例題.多媒體呈現(xiàn)例題【例1】一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值漸漸減小到零，又漸漸使其恢復(fù)到原值（方向不變），則A.物體始終向西運(yùn)動(dòng) B.物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)C.物體的加速度先增大后減小 D.物體的速度先增大后減小生1：物體向東的力漸漸減小，由于原來合力為零，當(dāng)向東的力漸漸減小時(shí)，合力應(yīng)當(dāng)向西漸漸增大，物體的加速度增大，方向向西.當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時(shí)，物體的合力再次為零，加速度減小.所以加速度的變化狀況應(yīng)當(dāng)先增大后減小.生2：物體的加速度先增大后減小，所以速度也應(yīng)當(dāng)先增大后減小.生3：這種說法不對，雖然加速度是有一個(gè)減小的過程，但在整個(gè)過程中加速度的方向始終和速度的方向全都，所以速度應(yīng)當(dāng)始終增大，直到加速度為零為止.師：對.確定要留意速度的變化和加速度的變化并沒有直接的關(guān)系，只要加速度的方向和速度的方向全都，速度就始終增大.多媒體呈現(xiàn)例題【例2】某質(zhì)量為1000kg的汽車在平直路面上試車，當(dāng)達(dá)到72km／h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過20s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時(shí)牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大？（假定試車過程中汽車受到的阻力不變）同學(xué)爭辯解答生：物體在減速過程的初速度為72km/h=20m/s，末速度為零，依據(jù)a=得物體的加速度為a＝－1m/s2，方向向后.物體受到的阻力f＝ma＝－1000N.當(dāng)物體重新啟動(dòng)時(shí)牽引力為2000N，所以此時(shí)的加速度為a2=＝1m/s2，方向向車運(yùn)動(dòng)的方向.師：依據(jù)以上的學(xué)習(xí)，同學(xué)們爭辯總結(jié)一下牛頓其次定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟.生：1.確定爭辯對象.2.分析物體的受力狀況和運(yùn)動(dòng)狀況，畫出爭辯對象的受力分析圖.3.求出合力.留意用國際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位.4.依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解.師：牛頓其次定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位，期望同學(xué)們能夠理解牛頓其次定律并且能夠嫻熟地應(yīng)用它解決問題.【課堂訓(xùn)練】如圖4－3－1所示，一物體以確定的初速度沿斜面對上滑動(dòng)，滑到頂點(diǎn)后又返回斜面底端.試分析在物體運(yùn)動(dòng)的過程中加速度的變化狀況.圖4－3－1解析：在物體向上滑動(dòng)的過程中，物體運(yùn)動(dòng)受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面對下，所以物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向是平行斜面對下的，與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減為零.在物體向下滑動(dòng)的過程中，物體運(yùn)動(dòng)也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面對上，其沿斜面的合力照舊是平行于斜面對下，但合力的大小比上滑時(shí)小，所以物體將平行斜面對下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小要比上滑時(shí)小.由此可以看出，物體運(yùn)動(dòng)的加速度是由物體受到的外力打算的，而物體的運(yùn)動(dòng)速度不僅與受到的外力有關(guān)，而且還與物體開頭運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)有關(guān).［小結(jié)］這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了1.牛頓其次定律：F=ma.2.牛頓其次定律具有同向性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性.3.牛頓其次定律解決問題的一般方法.［布置作業(yè)］教材第85頁問題與練習(xí).［課外訓(xùn)練］1.設(shè)雨滴從很高處豎直下落，所受空氣阻力f和其速度v成正比.則雨滴的運(yùn)動(dòng)狀況是A.先加速后減速，最終靜止 B.先加速后勻速C.先加速后減速直至勻速 D.加速度漸漸減小到零2.下列說法中正確的是Ａ.物體所受合外力為零，物體的速度必為零Ｂ.物體所受合外力越大，物體的加速度越大，速度也越大Ｃ.物體的速度方向確定與物體受到的合外力的方向全都D.物體的加速度方向確定與物體所受到的合外力方向相同3.一個(gè)物體正以5m/s的速度向東做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某一時(shí)刻開頭受到一個(gè)方向向西、大小為3N的恒定外力作用，若物體質(zhì)量為5kg，求：2s末物體的速度.4.如圖4－3－2所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為20N、完全相同的彈簧秤甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量1kg的物塊.在水平地面上當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧秤的示數(shù)均為10N.當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤甲的示數(shù)變?yōu)?N.這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是圖4－3－2A.2m/s2 B.4m/s2 C.6m/s2 D.8m/s2參考答案1.答案：B解析：分析雨滴的受力狀況，發(fā)覺雨滴受豎直向下的重力和向上的空氣阻力，重力的大小方向不變，空氣阻力隨速度的增大而增大，所以物體的加速度a=應(yīng)當(dāng)漸漸變小最終為零，此時(shí)雨滴的速度最大，以后雨滴做勻速運(yùn)動(dòng).2.答案：D3.分析與解答：由于物體受到恒定外力是向西的，因此產(chǎn)生恒定加速度的方向也是向西的，與物體初速度方向相反，故物體應(yīng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng).由牛頓其次定律可知：a==m/s2=0.6m/s2由勻減速直線運(yùn)動(dòng)公式可知：2s末物體速度為v2=v0－at=（5－0.6×2）m/s=3.8m/s方向向東.4.解析：因彈簧的彈力與其形變量成正比，當(dāng)彈簧秤甲的示數(shù)由10N變?yōu)?N時(shí)，其形變量削減，則彈簧秤乙的形變量確定增大，且甲、乙兩彈簧秤形變量變化的大小相等，所以，彈簧秤乙的示數(shù)應(yīng)為12N.物體在水平方向所受到的合外力為F=T乙－T甲=12N－8N=4N.依據(jù)牛頓其次定律，得物塊的加速度大小為a==m/s2=4m/s2.答案：B說明：無論題中的彈簧秤原來處于拉伸狀態(tài)或壓縮狀態(tài)，其結(jié)果相同.同學(xué)們可自行通過對兩種狀況的假設(shè)加以驗(yàn)證.板書設(shè)計(jì)3牛頓其次定律內(nèi)容物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同表達(dá)式F=ma說明（1）同向性：加速度的方向與力的方向始終全都（2）瞬時(shí)性：加速度與力是瞬間的對應(yīng)量，即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消逝（3