高一物理牛顿第二定律教案
4.3.1牛顿第二定律+教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
《4.3牛顿第二定律》教学设计一、课标分析1.课标要求:1.2.3理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。
2.学业要求:通过直线运动和牛顿运动定律的学习,认识物理学是对自然现象的描述与解释,具有学习物理学的兴趣。
二、教材分析从单元关系上看,本章是在前三章内容的基础上进一步研究运动和力的关系,这是质点动力学的基本内容,且三大牛顿运动定律更是动力学的核心内容。
而从本章各小节内容上看,本节内容:牛顿第二定律是在学习牛顿第一定律,理解惯性概念,明确了力是改变物体运动状态的原因的基础上,又经历了探究加速度与力、质量的关系的过程,从而总结而得到的定律。
它具体、定量的回答了加速度和力、质量的关系,是连接运动与力之间关系的桥梁,更是整个牛顿经典物理学中的核心,也是学习其它动力学规律的基础。
其犹如一座大厦之基,深刻影响着学生今后的物理学习。
通过定律的探索过程,渗透物理学研究方法,是整个物理教学的重要内容和任务,这是人类认识世界的常用方法。
所以本节课不只是让学生知道牛顿第二定律的表达式,更应该让生理解牛顿第二定律。
三、学情分析认知结构:在学习本本节内容之前,学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念;知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因;具备对物体进行受力分析的基本能力;同时在上一节课已经通过实验探究了加速度与力、质量的关系,这些都为本节学习准备了必备的知识基础。
心理特点:本节课的教学对象是高一年级的学生,该阶段的学生好奇、善问,创造意识强烈,并具备了较高的逻辑推理能力,故在教学中充分创设情景能够激发学生探究定律其本质的兴趣。
个性差异:高中阶段,学生的个性差异主要体现在态度、能力差异上。
部分学生进入高中阶段后,面对难度增加的高中物理,难免会产生逃避的态度,而一部分学生更愿意迎难而上,对困难的事物产生更浓厚的兴趣。
此外,对于思维活跃,理解能力、逻辑能力、观察力较强的学生来说,学习起来也会相对容易些。
高中物理高一物理《牛顿第二定律》教案、教学设计
2.在分析多个力作用下的物体运动状态时,容易混淆力的合成与分解。
3.部分学生对实验操作不够熟练,影响实验结果的准确性。
针对这些情况,教师应采取以下策略:
1.注重启发式教学,引导学生从实际例子中发现牛顿第二定律的规律。
2.设计丰富的教学活动,如实验、讨论等,帮助学生深入理解牛顿第二定律。
-对于共性问题,组织全班交流,共同探讨解决方案。
(四)课堂练习
在课堂练习环节,我将设计不同难度的习题,帮助学生巩固所学知识。
1.基础练习:
-设计与牛顿第二定律相关的基础习题,让学生独立完成。
-鼓励学生互相讨论,共同解决疑难问题。
2.提高练习:
-设计有一定难度的习题,让学生在掌握基础的前提下,提高解决问题的能力。
1.养成科学探究的精神。
-培养学生对物理现象的好奇心,激发学习兴趣。
-鼓励学生勇于提出问题,积极探讨,形成科学探究的习惯。
2.树立正确的价值观。
-认识到牛顿第二定律在科技发展中的重要性,增强社会责任感。
-通过学习牛顿第二定律,认识到自然规律的可预测性和可利用性,培养尊重自然、珍惜资源的意识。
3.培养团队协作能力。
1.学生需独立完成作业,保持解答过程的整洁、条理清晰。
2.对于实践应用题和探究性学习题,鼓励学生发挥创新思维,进行深入分析。
3.教师将对作业进行批改和反馈,关注学生的解答过程和思维方式,及时给予指导和建议。
4.学生应认真对待作业,及时改正错误,巩固所学知识。
(三)学生小组讨论
在学生小组讨论环节,我将组织学生进行合作学习,共同探讨牛顿第二定律相关问题。
1.分组讨论:
-将学生分为小组,让他们针对牛顿第二定律的应用、力的合成与分解等话题展开讨论。
高一物理牛顿第二定律 教案
一. 教学内容:牛顿第二定律(一)牛顿第二定律:1. 通过演示实验定量研究加速度a 与力F 及质量m 的关系: (1)研究方法:① 控制变量法,是研究多个物理量之间关系的一种常用方法,即在多因素的实验中,可先控制一些量不变,依次研究某一因素的影响,因加速度与力、质量都有关,所以采用控制变量法,先固定一个量如质量,使力变化,测加速度与力之间的关系,再固定力不变测加速度与质量的关系。
② 对每个实验是用比较物体的位移大小来比较它们的加速度a 的:力和质量可以直接测量出来,而加速度大小不能直接测量出来,通过两小车位移S 来比较它们加速度大小,两车t相同,S a ∝,即2121S S a a =。
(2)实验条件,小车放在光滑的水平板上,细绳对小车施力方向水平,定滑轮光滑,砝码跟小车相比质量较小(10%以下),这时小车所受合力大小就是细绳对小车的拉力等于砝码盘及砝码重力之和。
(3)研究质量一定的条件下,加速度与力的关系:取两个质量相等的小车,用天平测出质量,用弹簧秤测出砝码及盘的重力(和),另一车上加不同的砝码,同时释放同时制动,用刻度尺量出两车位移(见表一)(4)研究力一定的情况下,加速度跟质量的关系:仍用前面的装置取相同的砝码增加一个小车的质量。
同时从静止释放。
测出相同时间内两车位移(见表二)(① 由表一得:122121==S S a a 1221=F F ∴2121a a F F = ② 由表二得:12212121211221m m a a m m S S a a ====③ 由2121F F a a =,得k a F a F 12211== 11kF a = 22kF a = 即kF a =(1)由1221m m a a =11/m k a '= 22/m k a '=即m k a '=(2) 综合(1)和(2)式得:m F ka =(3) mak F 1= 取国际单位制,1=k ma F =上式即为牛顿第二定律的表达式。
牛顿第二定律高中物理教案
牛顿第二定律高中物理教案一、教学目标1.了解牛顿第二定律的含义和根本公式。
2.掌握应用牛顿第二定律解决物理问题的方法。
3.能够运用牛顿第二定律分析和解释各种实际情况。
二、教学重点和难点1.教学重点:牛顿第二定律的含义和应用。
2.教学难点:如何将牛顿第二定律应用于各种实际情况。
三、教学准备1.教师准备:课件、黑板、粉笔、实验材料和实验装置。
2.学生准备:课本、笔记本等学习工具。
四、教学过程1. 导入新知识〔5分钟〕教师可以通过提问或讲述一些与牛顿第二定律相关的实例,让学生对本节课的内容有一个初步的了解。
2. 引入牛顿第二定律〔10分钟〕教师通过课件或黑板向学生展示牛顿第二定律的公式:F = m*a,并解释其中的意义:物体所受合力与其质量和加速度成正比。
3. 分组讨论〔15分钟〕将学生分成小组,每个小组选择一个物体,并讨论该物体所受合力、质量和加速度之间的关系。
每个小组需要在黑板上或白板上用公式进行说明,并给出一些实际生活中相关的例子。
4. 实验演示〔20分钟〕准备一台用于测量力、质量和加速度的实验装置,并选取一个简单的实验进行演示。
教师可以通过示范的方式,让学生观察实验现象并进行记录。
教师还可以引导学生分析实验结果,并与牛顿第二定律进行比照。
5. 练习与讨论〔20分钟〕教师根据课堂情况出示一些练习题供学生做题并讨论。
教师可以提供多种题型,例如计算、分析等,以帮助学生稳固和应用所学的知识。
6. 总结归纳〔10分钟〕教师对本节课的内容进行总结和归纳,强调牛顿第二定律的重要性和应用领域。
鼓励学生将所学的知识运用到实际生活中,并对学生提出的问题进行解答。
五、作业布置布置相关的课后作业,例如完成课后习题、查找一些与牛顿第二定律相关的实例等。
六、教学反思本节课通过导入新知识、引入牛顿第二定律、分组讨论、实验演示、练习与讨论以及总结归纳等教学环节,全方位地引导学生理解和应用牛顿第二定律。
通过小组讨论和实验演示,增强了学生的合作意识和实践能力。
高中物理第二定律教案
高中物理第二定律教案
教学目标
1. 理解牛顿第二定律的内容和表达式;
2. 掌握力的测量及单位;
3. 学会应用第二定律解决简单的动力学问题;
4. 培养实验操作能力和科学探究精神。
教学内容
一、牛顿第二定律的概念引入
通过回顾初中所学的力的概念,引导学生思考力和物体运动状态之间的关系。
展示日常生活中的实例,比如推车、拉弓等,让学生直观感受到力的作用效果。
二、牛顿第二定律的公式表述
F=ma,这个简洁的公式蕴含着丰富的物理内涵。
教师应详细解释公式中各个量的物理意义及其相互关系,并通过图表辅助讲解,帮助学生形成清晰的概念图像。
三、力的测量与单位
介绍力的测量工具——弹簧秤的使用方法,以及力的单位“牛顿”的定义。
通过实验演示,让学生观察并记录不同重力下弹簧的伸长情况,加深对力量化描述的理解。
四、第二定律的应用举例
通过具体的例题,如计算摩擦力、空气阻力等,展示如何运用第二定律解决问题。
同时,鼓励学生动手操作,进行小组讨论,以增强实际应用能力。
五、实验探究
设计相关的实验活动,如测定物体的加速度、验证F=ma的关系等,让学生在动手操作中深化对第二定律的认识。
教学方法
- 启发式教学:通过提问激发学生的思考,引导他们自主探索知识点;
- 实验教学:结合实验操作,使学生在实践中学习和体验物理规律;
- 讨论互动:鼓励学生之间的交流与合作,共同解决问题。
教学评价
通过课堂提问、作业布置和小测试等方式,及时了解学生对牛顿第二定律的掌握情况,并给予反馈和指导。
结语。
高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案
高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案【一】教学准备教学目标知识与技能1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.2. 理解公式中各物理量的意义及相互关系.3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.过程与方法1.通过对上节课实验结论的总结,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律,体会大师的做法与勇气.2.培养学生的概括能力和分析推理能力.情感态度与价值观1.渗透物理学研究方法的教育.2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣.教学重难点教学重点牛顿第二定律的特点.教学难点1.牛顿第二定律的理解.2.理解k=1时,F=ma.教学工具多媒体、板书教学过程一、牛顿第二定律1.基本知识(1)内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.(2)表达式F=kma,F为物体所受的合外力,k是比例系数.2.思考判断(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(×)(2)我们用较小的力推一个很重的箱子,箱子不动,可见牛顿第二定律不适用于较小的力.(×)(3)加速度的方向跟作用力的方向没必然联系.(×)探究交流如图所示的赛车,为什么它的质量比一般的小汽车质量小的多,而且还安装一个功率很大的发动机?【提示】为了提高赛车的灵活性,由牛顿第二定律可知,要使物体有较大的加速度,需减小其质量或增大其所受到的作用力,赛车就是通过增加发动机动力,减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度,从而提高赛车的机动灵活性的,这样有益于提高比赛成绩.二、力的单位1.基本知识(1)国际单位牛顿,简称牛,符号N.(2)1N的定义使质量为1 kg的物体产生1_m/s2的加速度的力叫1 N,即1 N=1 kg·m/s2.(3)比例系数的意义①在F=kma中,k的选取有一定的任意性.②在国际单位制中k=1,牛顿第二定律的表达式为F=ma,式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒.2.思考判断关于牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k(1)只要力F的单位取N就等于1.(×)(2)在国际单位制中才等于1.(√)(3)只要加速度单位用m/s2就等于1.(×)探究交流在一次讨论课上,甲说:“由a=Δt(Δv)可知物体的加速度a与Δv 成正比,与Δt成反比”,乙说:“由a=m(F)知物体的加速度a与F 成正比,与m成反比”.你认为哪一种说法是正确的?【提示】乙的说法正确.物体的加速度的大小是由物体所受合力的大小和物体的质量共同决定的,与速度的变化量及所用时间无关.其中a=Δt(Δv)定义了加速度的大小为速度变化量与所用时间的比值,而a=m(F)则揭示了加速度取决于物体所受合力与物体的质量.三、牛顿第二定律的几个性质【问题导思】1.加速度的方向与合力的方向有什么关系?2.作用在物体上的力发生变化时,加速度是否变化?3.作用在物体上的各个分力也能产生加速度吗?牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系,指明了加速度大小和方向的决定因素,对牛顿第二定律,还应从以下几个方面深刻理解.是加速度的定义式,它给出了测量物体的加速度的方法,这是物理上用比值定义物理量的方法.是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素.例:如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动【审题指导】解答该题注意应用以下程序力和运动关系的定性分析根据牛顿第二定律先由受力情况分析加速度,再由加速度与速度的关系分析运动性质,即同向加速运动,反向减速运动.四、牛顿第二定律的简单应用【问题导思】1.如果物体受到力的作用,就一定有加速度吗?2.求物体的加速度的方法有哪些?3.应用牛顿第二定律解题的一般步骤是什么?应用牛顿第二定律解题的方法一般有两种:矢量合成法和正交分解法.1.矢量合成法:若物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求这两个力的合力,再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物体所受合力的方向.反之,若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力.2.正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合外力.应用牛顿第二定律求加速度,在实际应用中常将受力分解,且将加速度所在的方向选为x轴或y轴,有时也可例:质量为m的木块,以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动,木块与斜面间的动摩擦因数为μ,如图所示.(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向.(2)若此木块滑到最大高度后,能沿斜面下滑,求下滑时木块的加速度的大小和方向.【审题指导】解答本题时可按以下思路进行分析:【解析】(1)以木块为研究对象,因木块受到三个力的作用,故采用正交分解法求解,建立坐标系时,以加速度的方向为x轴的正方向.木块上滑时其受力分析如图甲所示,根据题意,加速度的方向沿斜面向下,将各个力沿斜面和垂直斜面方向正交分解.根据牛顿第二定律有mgsinθ+f=ma,N-mgcosθ=0又f=μN,联立解得a=g(sinθ+μcosθ),方向沿斜面向下.(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示,由题意知,木块的加速度方向沿斜面向下.根据牛顿第二定律有mgsinθ-f′=ma′,N′-mgco sθ=0又f′=μN′,联立解得a′=g(sin θ-μcosθ),方向沿斜面向下.【答案】(1)g(sinθ+μcosθ),方向沿斜面向下(2)g(sin θ-μcos θ),方向沿斜面向下应用牛顿第二定律解题的一般步骤:1.确定研究对象.2.进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程.3.求出合力或加速度.4.根据牛顿第二定律列方程求解.五、常见力的突变例:如图所示,质量相等的三个物块A、B、C,A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连,A与B之间用细绳相连,当系统静止后,突然剪断A、B间的细绳,则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)( )A.-g、2g、0B.-2g、2g、0C.0、2g、0D.-2g、g、g【解析】剪断细绳前,对B、C整体进行受力分析,受到总重力和细绳的拉力而平衡,故FT=2mg;再对物块A受力分析,受到重力、细绳拉力和弹簧的拉力;剪断细绳后,重力和弹簧的弹力不变,细绳的拉力减为零,故物块B受到的合力等于2mg,向下,物块A受到的合力为2mg向上,物块C受到的力不变,合力为零,故物块B有向下的加速度,大小为2g,物块A具有向上的加速度,大小为2g,物块C的加速度为零,故选B.【答案】 B轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条辨析1.它们的共同点是:质量忽略不计,都因发生弹性形变产生弹力,同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关.2.它们的不同点是:课后小结这节课我们学习了1.牛顿第二定律:F=ma.2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.3.牛顿第二定律解决问题的一般方法.板书4.3牛顿第二定律1.内容:物体的加速度跟所受的台力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同2.表达式 F=ma3.理解(1)同向性:加速度的方向与力的方向始终一致(2)瞬时性;加速度与力是瞬间的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失(3)同体性:加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的(4)独立性:当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。
高中物理牛顿第二定律教案5篇
高中物理牛顿第二定律教案5篇通过教案能够为教师提供丰富的教学资源和参考资料,教师若希望在教学中脱颖而出,应高度重视教案的撰写和规划,以下是本店铺精心为您推荐的高中物理牛顿第二定律教案5篇,供大家参考。
高中物理牛顿第二定律教案篇1【教材地位与作用】本节内容是在上节实验课程探究加速度、质量与力的关系的基础上进行知识的探究和总结,在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系;要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程。
牛顿第二定律将力学和运动学有机地结合在一起,具体的、定量的回答了加速度和力、质量的关系,是动力学中的核心内容,是本章的重点内容。
【学情分析】在学习这一节内容之前,学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念;知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因;会分析物体的受力;通过上一节探究加速度与力、质量的关系,知道了加速度与力、质量的关系。
这些都为本节学习准备了知识基础,牛顿第二定律通过加速度把物体的运动和受力紧密的联系在一起,使前三章构成一个整体,是解决力学问题的重要工具,应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解,全面掌握。
【教学目标】1、知识目标(1)理解加速度与力和质量间的关系。
(2)理解牛顿第二定律的内容,知道定律的确切含义。
(3)能运用牛顿第二定律解答有关问题。
2、能力目标培养学生的分析能力、归纳能力、解决问题的能力。
3、德育目标(1)渗透物理学研究方法的教育。
(2)认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
(3)培养学生严谨思考的能力,激发学生学习物理的兴趣。
【教学重点】理解牛顿第二定律【教学难点】牛顿第二定律的应用【教学策略】回顾与思考→创设物理情景→分组讨论→老师讲解→总结规律。
【教学流程图】【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图【知识回顾】回忆上节课探究的a与f、m关系。
向学生提问:回忆上节实验探究课内容,控制变量法的应用?我们研究了哪几个物理量?它们之间有什么关系?能用公式反应他们之间的关系吗?回忆上节课知识,集体回答。
高中物理牛顿第二定律教案3篇
高中物理牛顿第二定律教案高中物理牛顿第二定律教案3篇高中物理牛顿第二定律教案1知识目标1、掌握匀变速直线运动的速度公式,并能用来解答有关的问题.2、掌握匀变速直线运动的位移公式,并能用来解答有关的问题.能力目标体会学习运动学知识的一般方法,培养学生良好的分析问题,解决问题的习惯.教学建议教材分析匀变速直线运动的速度公式是本章的重点之一,为了引导学生逐渐熟悉数学工具的应用,教材直接从加速度的定义式由公式变形得到匀变速直线运动的速度公式,紧接着配一道例题加以巩固.意在简单明了同时要让学生自然的复习旧知识,前后联系起来.匀变速直线运动的位移公式是本章的另一个重点.推导位移公式的方法很多,中学阶段通常采用图像法,从速度图像导出位移公式.用图像法导位移公式比较严格,但一般学生接受起来较难,教材没有采用,而是放在阅读材料中了.本教材根据,说明匀变速直线运动中,并利用速度公式,代入整理后导出了位移公式.这种推导学生容易接受,对于初学者来讲比较适合.给出的例题做出了比较详细的分析与解答,便于学生的理解和今后的参考.另外,本节的两个小标题“速度和时间的关系”“位移和时间的关系”能够更好的让学生体会研究物体的运动规律,就是要研究物体的位移、速度随时间变化的规律,有了公式就可以预见以后的运动情况.教法建议为了使学生对速度公式获得具体的认识,也便于对所学知识的巩固,可以从某一实例出发,利用匀变速运动的概念,加速度的概念,猜测速度公式,之后再从公式变形角度推出,得出公式后,还应从匀变速运动的速度—时间图像中,加以再认识.对于位移公式的建立,也可以给出一个模型,提出问题,再按照教材的安排进行.对于两个例题的处理,要引导同学自己分析已知,未知,画运动过程草图的习惯.高中物理牛顿第二定律教案2三维目标知识与技能1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式、2、理解公式中各物理量的意义及相互关系、3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算、过程与方法1、通过对上节课实验结论的总结,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律,体会大师的做法与勇气、2、培养学生的概括能力和分析推理能力、情感态度与价值观1、渗透物理学研究方法的教育、2、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法、3、通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣、教学重点牛顿第二定律的特点、教学难点1、牛顿第二定律的理解、2、理解k=1时,F=ma、教具准备多媒体课件课时安排1课时教学过程[新课导入]师:利用多媒体播放上节课做实验的过程,引起学生的回忆,激发学生的兴趣,使学生再一次体会成功的喜悦,迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去、学生观看,讨论上节课的实验过程和实验结果、师:通过上一节课的实验,我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系?生:当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比、师:当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?生:当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比、师:当物体所受的力和物体的质量都发生变化时,物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢?[新课教学]一、牛顿第二定律师:通过上一节课的实验,我们再一次证明了:物体的加速度与物体的合外力成正比,与物体的质量成反比、师:如何用数学式子把以上的结论表示出来?生:a∝师:如何把以上式子写成等式?生:需要引入比例常数k a=k师:我们可以把上式再变形为F=kma、选取合适的单位,上式可以简化、前面已经学过,在国际单位制中力的单位是牛顿、其实,国际上牛顿这个单位是这样定义的:质量为1 kg的物体,获得1 m/s2的加速度时,受到的合外力为1 N,即1 N=1 kgm/s2可见,如果各量都采用国际单位,则k=1,F=ma这就是牛顿第二定律的数学表达式、师:牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系,还描述了它们的方向关系,结合上节课实验的探究,它们的方向关系如何?生:质量m是标量,没有方向、合力的方向与加速度方向相同、师:对,我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢?生:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同、师:加速度的方向与合外力的方向始终一致,我们说牛顿第二定律具有同向性、【讨论与交流】(多媒体演示课件)一个物体静止在光滑水平面上,从某一时刻开始受到一个方向向右、大小为5 N的恒定外力作用,若物体质量为5 kg,求物体的加速度、若2 s后撤去外力,物体的加速度是多少?物体2 s后的运动情况如何?学生进行分组讨论师:请同学们踊跃回答这个问题、生:根据牛顿第二定律F=ma,可得a= ,代入数据可得a=1 m/s2,2 s后撤去外力,物体所受的力为零,所以加速度为零、由于物体此时已经有了一个速度,所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态、师:刚才这位同学说2 s后物体不再受力,那么他说的对不对呢?生:不对、因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力、师:那么在这种情况下的加速度又是多少呢?生:仍然是零,因为重力和支持力的合力为零,牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力,而不是某一个力、师:非常好、以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题,即用物体所受的合力来进行处理、【课堂训练】讨论a和F合的关系,并判断下面哪些说法不对,为什么、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、力随着时间改变,加速度也随着时间改变D、力停止作用,加速度也随即消失答案:ABCD教师点评:牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果是产生加速度、物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma 对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失、这就是牛顿第二定律的瞬时性、师:根据牛顿第二定律,即使再小的力也可以产生加速度,那么我们用一个较小的力来水平推桌子,为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾?生:不矛盾,因为牛顿第二定律中的力是合力、师:如果物体受几个力共同作用,应该怎样求物体的加速度呢?生:先求物体几个力的合力,再求合力产生的加速度、师:好,我们看下面一个例题、多媒体展示例题【例1】一物体在几个力的共同作用下处于静止状态、现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又逐渐使其恢复到原值(方向不变),则A、物体始终向西运动B、物体先向西运动后向东运动C、物体的加速度先增大后减小D、物体的速度先增大后减小生1:物体向东的力逐渐减小,由于原来合力为零,当向东的力逐渐减小时,合力应该向西逐渐增大,物体的加速度增大,方向向西、当物体向东的力恢复到原值时,物体的合力再次为零,加速度减小、所以加速度的变化情况应该先增大后减小、生2:物体的加速度先增大后减小,所以速度也应该先增大后减小、生3:这种说法不对,虽然加速度是有一个减小的过程,但在整个过程中加速度的方向始终和速度的方向一致,所以速度应该一直增大,直到加速度为零为止、师:对、一定要注意速度的变化和加速度的变化并没有直接的关系,只要加速度的方向和速度的方向一致,速度就一直增大、多媒体展示例题【例2】某质量为1 000 kg的汽车在平直路面上试车,当达到72 km/h的速度时关闭发动机,经过20 s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)学生讨论解答生:物体在减速过程的初速度为72 km/h=20 m/s,末速度为零,根据a= 得物体的加速度为a=-1 m/s2,方向向后、物体受到的阻力f=ma=-1 000 N、当物体重新启动时牵引力为2 000 N,所以此时的加速度为a2= =1 m/s2,方向向车运动的方向、师:根据以上的学习,同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤、生:1、确定研究对象、2、分析物体的受力情况和运动情况,画出研究对象的受力分析图、3、求出合力、注意用国际单位制统一各个物理量的单位、4、根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解、师:牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位,希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题、【课堂训练】如图4-3-1所示,一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动,滑到顶点后又返回斜面底端、试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况、图4-3-1解析:在物体向上滑动的过程中,物体运动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向下,所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的,与物体运动的速度方向相反,物体做减速运动,直至速度减为零、在物体向下滑动的过程中,物体运动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向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑时小,所以物体将平行斜面向下做加速运动,加速度的大小要比上滑时小、由此可以看出,物体运动的`加速度是由物体受到的外力决定的,而物体的运动速度不仅与受到的外力有关,而且还与物体开始运动时所处的状态有关、[小结]这节课我们学习了1、牛顿第二定律:F=ma、2、牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性、3、牛顿第二定律解决问题的一般方法、[布置作业]教材第85页问题与练习、[课外训练]1、设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比、则雨滴的运动情况是A、先加速后减速,最后静止B、先加速后匀速C、先加速后减速直至匀速D、加速度逐渐减小到零2、下列说法中正确的是A、物体所受合外力为零,物体的速度必为零B、物体所受合外力越大,物体的加速度越大,速度也越大C、物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致D、物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向相同3、一个物体正以5 m/s的速度向东做匀速直线运动,从某一时刻开始受到一个方向向西、大小为3 N的恒定外力作用,若物体质量为5 kg,求:2 s末物体的速度、4、如图4-3-2所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量1 kg的物块、在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10 N、当小车做匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8 N、这时小车运动的加速度大小是图4-3-2A、2 m/s2B、4 m/s2C、6 m/s2D、8 m/s2参考答案1、答案:B解析:分析雨滴的受力情况,发现雨滴受竖直向下的重力和向上的空气阻力,重力的大小方向不变,空气阻力随速度的增大而增大,所以物体的加速度a= 应该逐渐变小最终为零,此时雨滴的速度最大,以后雨滴做匀速运动、2、答案:D3、分析与解答:由于物体受到恒定外力是向西的,因此产生恒定加速度的方向也是向西的,与物体初速度方向相反,故物体应做匀减速直线运动、由牛顿第二定律可知:a= = m/s2=0、6 m/s2由匀减速直线运动公式可知:2 s末物体速度为v2=v0-at=(5-0、6×2) m/s=3、8 m/s方向向东、4、解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧秤甲的示数由10 N变为8 N时,其形变量减少,则弹簧秤乙的形变量一定增大,且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等,所以,弹簧秤乙的示数应为12 N、物体在水平方向所受到的合外力为F=T乙-T甲=12 N-8 N=4 N、根据牛顿第二定律,得物块的加速度大小为a= = m/s2=4 m/s2、答案:B说明:无论题中的弹簧秤原来处于拉伸状态或压缩状态,其结果相同、同学们可自行通过对两种情况的假设加以验证、板书设计3 牛顿第二定律内容物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同表达式 F=ma说明(1)同向性:加速度的方向与力的方向始终一致(2)瞬时性:加速度与力是瞬间的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失(3)同体性:加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的(4)独立性:当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果活动与探究探究活动的主题:牛顿第二定律发现的过程、探究过程:步骤学生活动教师指导目的1、到图书馆、上网查阅有关牛顿发现牛顿第二定律的书籍介绍相关书籍2、培养学生的思考能力,根据查阅的资料,确定文章主题和内容解答学生提出的具体问题3、相互交流活动的感受对优秀文章进行点评高中物理牛顿第二定律教案3教学重点:两个公式的建立及应用教学难点:位移公式的建立.主要设计:一、速度和时间的关系1、提问:什么叫匀变速直线运动?什么叫加速度?2、讨论:若某物体做匀加速直线运动,初速度为2m/s,加速度为,则1s内的速度变化量为多少?1s末的速度为多少?2s内的速度变化量为多少?2s末的速度多大? t s内的速度变化量为多少? t s末的速度如何计算?3、请同学自由推导:由得到4、讨论:上面讨论中的图像是什么样的?从中可以求出或分析出哪些问题?5、处理例题:(展示课件1)请同学自己画运动过程草图,标出已知、未知,指导同学用正确格式书写.二、位移和时间的关系:1、提出问题:一中第2部分给出的情况.若求1s内的位移?2s 内的位移?t 秒内的位移?怎么办,引导同学知道,有必要知道位移与时间的对应关系.2、推导:回忆平均速度的定义,给出对于匀变速直线运动,结合,请同学自己推导出.若有的同学提出可由图像法导出,可请他们谈推导的方法.3、思考:由位移公式知 s 是 t 的二次函数,它的图像应该是抛物线,告诉同学一般我们不予讨论.4、例题处理:同学阅读题目后,展示课件2,请同学自己画出运动过程草图,标出已知、未知、进而求解.探究活动请你根据教材练习六中第(4)题描述的情况,自己设计一个实验,看看需要哪些器材,如何测量和记录,实际做一做,并和用公式算得的结果进行对比。
牛顿第二定律教案(共9篇)
牛顿第二定律教案(共9篇)牛顿第二定律教案(一): 牛顿第二定律的内容内容:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.以物理学的观点来看,牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”.牛顿第二定律教案(二): 牛顿第二定律中关于轻质物体运动问题在江苏2023年高考物理第九题中的轻质问题网上有解释说轻质绸质量为0 物体处于平衡状态的解释不懂我是河南的会不会是教学大纲不同顺便给个解释【牛顿第二定律教案】并不是处于平衡状态,而是合力为零.因为F=ma,m为零时,F为零.牛顿第二定律教案(三): 牛顿第二定律的讲解【牛顿第二定律教案】牛顿第二运动定律:物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同. 而以物理学的观点来看,牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”,即动量对时间的一阶导数等于外力之和.牛顿第二定律说明了在宏观低速下,a∝F/m,F∝ma,用数学表达式可以写成F=kma,其中的k为比例系数,是一个常数.但由于当时没有规定多大的力作为力的单位,比例系数k的选取就有一定的任意性,如果取k=1,就有F=ma,这就是今天我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式.牛顿第二定律教案(四): 牛顿第二定律的内容和公式1、牛顿第二定律:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.2、公式是:F=ma3、牛顿第二定律的适用范围(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低).(2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子.(3)参照系应为惯性系.牛顿第二定律教案(五): 牛顿第二定律的公式1、牛顿第二定律公式:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.2、公式是:F=ma3、牛顿第二定律的适用范围(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低).(2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子.(3)参照系应为惯性系.牛顿第二定律教案(六): 谁给我解释一下牛顿第二定律物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.而以物理学的观点来看,牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”.即动量对时间的一阶导数等于外力之和.牛顿第二定律说明了在宏观低速下,∑F∝a,∑F∝m,用数学表达式可以写成∑F=kma,其中的k是一个常数.但由于当时没有规定1个单位的力的大小,于是取k=1,就有∑F=ma,这就是今天我们熟悉的牛顿第二定律的表达式.牛顿第二定律教案(七): 牛顿第二定律的解题步骤共四部1.明确研究对象这一步就是要让同学们明确我们要研究谁,是研究一个隔离体,还是要研究一个整体.2.对研究对象进行受力分析这是正确解题很关键的一步.要注意做到以下两点:(1)分析受力时,只分析性质力,不分析效果力,以防将力重复分析;(2)按照重力──弹力──摩擦力──电磁力──其它力的顺序分析,以防止漏力.3.建立直角坐标系,进行正交分解,列方程这一步是解题的核心,我们在建立坐标系时,一般以加速度a的方向为x轴的正方向,以垂直于加速度a的方向为y轴正方向,将不在坐标轴上的力全部分解到两坐标轴上,分别列方程,一般形式为:4.根据方程组,解出所要求解的问题牛顿第二定律是联系运动和力的桥梁,此类问题有两大类,一类是已知力学问题求解运动学问题,另一类是已知运动学问题求解力学问题,中间通过牛顿第二定律过渡,只是解决力学问题和运动学问题的先后顺序不同而已,他们的实质是相同的,换言之就是根据力来求加速度还是根据运动来求加速度的问题.牛顿第二定律教案(八): 如何运用牛顿第二定律解题力和运动关系的两类基本问题关于运动和力的关系,有两类基本问题,那就是:① 已知物体的受力情况,确定物体的运动情况;② 已知物体的运动情况,确定物体的受力情况.1.\x09从受力确定运动情况已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力情况已知的条件下,要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移.处理这类问题的基本思路是:先分析物体的运动情况求出合力,根据牛顿第二定律求出加速度,再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移.2.\x09从运动情况确定受力已知物体运动情况确定受力情况,指的是在运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下,要求得出物体所受的力.处理这类问题的基本思路是:首先分析清楚物体的受力情况,根据运动学公式求出物体的加速度,然后在分析物体受力情况的基础上,利用牛顿第二定律列方程求力.3.\x09加速度a是联系运动和力的纽带在牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动公式v=v0+at, x=v0t+ at2, v2-v02=2ax等)中,均包含有一个共同的物理量——加速度a. 由物体的受力情况,利用牛顿第二定律可以求出加速度,再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化;反过来,由物体的运动状态及其变化,利用运动学公式可以求出加速度,再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况.可见,无论是哪种情况,加速度始终是联系运动和力的桥梁.求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路,正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键.4.\x09解决力和运动关系问题的一般步骤牛顿第二定律F=ma,实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系.方程左边是物体受到的合力,首先要确定研究对象,对物体进行受力分析,求合力的方法可以利用平行四边形定则或正交分解法.方程的右边是物体的质量与加速度的乘积,要确定物体的加速度就必须对物体的运动状态进行分析. 由此可见,应用牛顿第二定律结合运动学公式解决力和运动关系的一般步骤是:①\x09确定研究对象;②\x09分析研究对象的受力情况,必要时画受力示意图;③\x09分析研究对象的运动情况,必要时画运动过程简图;④\x09利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度;⑤\x09利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量.6. 教材中两道例题的说明第1道例题已知物体受力情况确定运动情况,求解时首先对研究的物体进行受力分析,根据牛顿第二定律由合力求出加速度,然后根据物体的运动规律确定了物体的运动情况(末速度和位移).第2道例题已知物体运动情况确定受力情况,求解时首先对研究的物体进行运动分析,从运动规律中求出物体运动的加速度,然后根据牛顿第二定律得出物体受到的合力,再对物体进行受力分析求出了某个力(阻力).在第2道例题的求解过程中,我们还建立了坐标系.值得注意的是:在运动学中通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向,而在利用牛顿第二定律解决问题时,通常则是以加速度的方向为坐标轴的正方向.应用牛顿运动定律解题的技巧牛顿运动定律是动力学的基础,也是整个经典物理理论的基础.应用牛顿运动定律解决问题时,要注意掌握必要的解题技巧:①\x09巧用隔离法当问题涉及几个物体时,我们常常将这几个物体“隔离”开来,对它们分别进行受力分析,根据其运动状态,应用牛顿第二定律或平衡条件(参见下一节相关内容)列式求解.特别是问题涉及物体间的相互作用时,隔离法不失为一种有效的解题方法.(参阅本节例5)②\x09巧用整体法将相互作用的两个或两个以上的物体组成一个整体(系统)作为研究对象,去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法.整体法能减少和避开非待求量,简化解题过程.整体法和隔离法是相辅相成的.(参阅本节例5“点悟”)③\x09巧建坐标系通常我们建立坐标系是以加速度的方向作为坐标轴的正方向,有时为减少力的分解,也可巧妙地建立坐标轴,而将加速度分解,应用牛顿第二定律的分量式求解.(参阅本章第3节例5)④\x09巧用假设法对物体进行受力分析时,有些力存在与否很难确定,往往用假设推理法可以迅速解决.使用这种方法的基本思路是:假设某力存在(或不存在),然后利用已知的物理概念和规律进行分析推理,从而肯定或否定所做的假设,得出正确的判断.(参阅本章“综合链接”例4)⑤\x09巧用程序法按时间顺序对物体运动过程进行分析的解题方法称为程序法.其基本思路是:先正确划分问题中有多少个不同的运动过程,然后对各个过程进行具体分析,从而得出正确的结论.(参阅本章“亮点题粹”题4)⑥\x09巧建理想模型应用牛顿第二定律解题时,往往要建立一些理想模型.例如:将物体看成质点,光滑接触面摩擦力为0,细线、细杆及一般的物体为刚性模型,轻弹簧、橡皮绳为弹性模型等等.(参阅本章第3节例6)⑦\x09巧析临界状态在物体运动状态的变化过程中,往往在达到某个特定状态时,有关的物理量将发生突变,此状态称为临界状态.利用临界状态的分析作为解题思路的起点,是一条有效的思考途径.(参阅本章第7节例3)⑧\x09巧求极值问题求解极值问题常可采用物理方法和数学方法.建立物理模型,分析物理过程,这是物理解法的特征.数学解法则是先找出物理量的函数关系式,然后直接应用数学方法求的极值.(参阅本章“亮点题粹”题8)例1 在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10m/s2,则汽车刹车前的速度为()A. 7 m/s\x09\x09\x09B. 10 m/s\x09\x09C. 14 m/s\x09\x09\x09\x09D.20 m/s提示设法求出汽车刹车后滑动的加速度.解析设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律可得μmg=ma,a=μg.由匀变速直线运动速度—位移关系式v02=2ax,可得汽车刹车前的速度为m/s=14m/s.正确选项为C.点悟本题以交通事故的分析为背景,属于从受力情况确定物体的运动状态的问题.求解此类问题可先由牛顿第二定律求出加速度a,再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量.例2 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目,一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2s,若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小(g取10m/s2).提示将运动员的运动分为下落、触网和蹦回三个阶段研究.解析将运动员看作质量为m的质点,从h1高处下落,刚接触网时速度的大小为(向下);弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度的大小为(向上).速度的改变量Δv=v1+v2(向上).以a表示加速度,Δ t表示运动员与网接触的时间,则Δv=a Δ t.接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg,由牛顿第二定律得F-mg=ma.由以上各式解得 ,代入数值得 F=1.5×103N.点悟本题为从运动状态确定物体的受力情况的问题.求解此类问题可先由匀变速直线运动公式求出加速度a,再由牛顿第二定律求出相关的力.本题与小球落至地面再弹起的传统题属于同一物理模型,但将情景放在蹦床运动中,增加了问题的实践性和趣味性.题中将网对运动员的作用力当作恒力处理,从而可用牛顿第二定律结合匀变速运动公式求解.实际情况作用力应是变力,则求得的是接触时间内网对运动员的平均作用力.例3 如图4—37所示,一水平传送带长为20m,以2m/s的速度做匀速运动.已知某物体与传送带间的动摩擦因数为0.1,现将该物体由静止轻放到传送带的A 端.求物体被送到另一端B点所需的时间.(g 取10m/s2)提示本题要计算物体由A到B的时间,分析物体运动过程,有两种可能.一种可能是从静止开始一直加速到B,知道加速度就可求出运动时间;另一种可能是,物体加速一段时间后速度与传送带相同,接着做匀速运动,有两个过程,要分别计算时间.解析物体受重力mg、支持力FN和向前的摩擦力F作用,由牛顿第二定律,有 F=ma,又 FN-mg=0, F=μFN,解得a=μg=0.1×10m/s2=1 m/s2.当物体做匀加速运动达到传送带的速度v=2m/s时,其位移为m=2m<20m,所以物体运动2m后与传送带一起匀速运动.第一段加速运动时间为 s=2s,第二段匀速运动时间为 s=9s.所以,物体在传送带上运动的总时间为t=t1+t2=2s+9s=11s.点悟物体受力情况发生变化,运动情况也将发生变化.此题隐含了两个运动过程,如不仔细审题,分析运动过程,将出现把物体的运动当作匀速运动(没有注意到物体从静止开始放到传送带上),或把物体的运动始终当作匀加速运动.请将本题与练习巩固(4—1)第7题作一比较.例4 如图4—38所示,风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调解的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略等大于直径.(1)当杆在水平方向固定时,调解风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数.(2)保持小球所受的风力不变,使杆与水平方向的夹角为370并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少(sin370=0.6, cos370=0.8) 提示注意(1)中小球做匀速运动,(2)中小球做匀加速运动,两种情况风力及小球与杆间的动摩擦因数均不变,不要错误地认为滑动摩擦力相同.解析 (1) 设小球所受风力为F,则 F=0.5mg.当杆水平固定时,小球做匀速运动,则所受摩擦力Ff与风力F等大反向,即Ff=F.又因Ff=μFN=μmg,以上三式联立解得小球与杆间的动摩擦因数μ=0.5.(2) 当杆与水平方向成θ=370角时,小球从静止开始沿杆加速下滑.设下滑距离s所用时间为t,小球受重力mg、风力F、杆的支持力FN’和摩擦力Ff’作用,由牛顿第二定律可得,沿杆的方向Fcosθ+mgsinθ-Ff’=ma,垂直杆的方向FN’+F sinθ-mgc osθ=0,又Ff’= μFN’, F=0.5mg,解得小球的加速度.因 ,故小球的下滑时间为 .点悟本题是牛顿运动定律在科学实验中应用的一个实例,求解时先由水平面上小球做匀速运动时的二力平衡求出动摩擦因数,再分析小球在杆与水平面成370角时的受力情况,根据牛顿第二定律列出方程,求得加速度,再由运动学方程求解.这是一道由运动求力,再由力求运动的典型例题.发展级例5 如图4—39所示,箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,杆上套着一个圆环.箱子的质量为M,环的质量为m,圆环沿杆滑动时与杆间有摩擦.(1)\x09若环沿杆加速下滑,环与杆间摩擦力的大小为F,则箱子对地面的压力有多大(2)\x09若环沿杆下滑的加速度为a,则箱子对地面的压力有多大(3)\x09若给环一定的初速度,使环沿杆上滑的过程中摩擦力的大小仍为F,则箱子对地面的压力有多大(4)\x09若给环一个初速度v0,环沿杆上滑h高后速度恰好为0,则在环沿杆上滑的过程中箱子对地面的压力有多大提示由于环沿杆下滑和上滑时的加速度与箱子不同,因此应分别以环和箱子为研究对象,分析它们的运动情况和受力情况,并找出它们之间的联系.解析 (1) 环沿杆下滑时,环受到的摩擦力方向向上,箱子(即杆)受到的摩擦力方向向下,故箱子受到地面的支持力 FN=Mg+F.根据牛顿第三定律可知,箱子对地面的压力FN’= FN=Mg+F.(2) 环以加速度a加速下滑,由牛顿第二定律有mg-F=ma,故环受到的摩擦力 F=m(g-a).直接应用(1)的结果,可得箱子对地面的压力FN’ =Mg+F=Mg+ m(g-a)=(M+m)g-ma.(3) 环沿杆上滑时,环受到的摩擦力方向向下,箱子(即杆)受到的摩擦力方向向上,故箱子受到地面的支持力 FN=Mg-F.根据牛顿第三定律可知,箱子对地面的压力FN’= FN=Mg-F.(4) 由运动学公式 v02=2ah,可得环沿杆上滑做匀减速运动的加速度大小为,由牛顿第二定律有 mg+F=ma,故环受到的摩擦力 F=m(a-g).直接应用(3)的结果,可得箱子对地面的压力FN’ =Mg-F=Mg-m(a-g)=(M+m)g-ma=(M+m)g- .点悟上述将圆环和箱子分隔开来,分别对它们进行受力分析和运动分析的方法,称为隔离法.在问题涉及多个物体组成的系统时,常常运用隔离法分析求解. 本题第(2)小题也可采用整体法分析:圆环和箱子组成的系统受重力(M+m)g 和地面的支持力FN的作用.因为圆环向下的加速度a应由系统的合外力提供,故有(M+m)g-FN=ma,解得 FN=(M+m)g-ma.由牛顿第三定律可得,箱子对地面的压力FN’ = FN=(M+m)g-ma.本题第(4)小题在求得环沿杆上滑做匀减速运动的加速度大小后,也可采用整体法分析,请自行解答.例6 一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空,探测器的质量为1500 kg,发动机推力恒定.发射升空后9 s末,发动机突然间发生故障而关闭.图4—40是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象.已知该行星表面没有大气,不考虑探测器总质量的变化,求:(1) 探测器在行星表面上升达到的最大高度 H;(2) 该行星表面附近的重力加速度g;(3) 发动机正常工作时的推力F.提示题给速度图象中,B点时刻是速度正负的转折点,故B点时刻探测器升至最大高度;A点时刻是加速度正负的转折点,故A点时刻是发动机刚关闭的时刻.解析 (1) 0~25s内探测器一直处于上升阶段,上升的最大高度在数值上等于△OAB的面积,即H= ×25×64 m=800 m.\x09\x09\x09\x09(2) 9 s末发动机关闭,此后探测器只受重力作用,故在这一阶段的加速度即为该行星表面的重力加速度,由图象得 g= = m/s2=4m/s2,\x09\x09\x09\x09\x09\x09(3) 由图象知探测器加速上升阶段探测器的加速度为a= m/s2,根据牛顿运动定律,得 F-mg=ma,所以发动机正常工作时的推力F=m(g+a)=1.67×104N.\x09\x09\x09\x09\x09\x09点悟本题是应用牛顿运动定律求解的图象类问题,仍属于已知运动求力的问题,只是将物体的运动情况由图象反映出来.此类问题求解的关键是,要根据图象的特点,挖掘图象中的隐含条件,把图象与物体的实际运动对应起来进行研究.牛顿第二定律教案(九): 试用牛顿第二定律及相关运动学的规律说明,在有空气阻力的情况下试用牛顿第二定律及相关运动学的规律说明:在有空气阻力的情况下,质量大的物体比质量小的物体下落得快.(提示:假设两个物体的质量不同,所受空气阻力相同且恒定不变,下落高度相同,比较下落时间的长短.建议列出表达式加以说明)设空气阻力为F,下落高度H,下落时间T,两物体质量M1,M2且M1>M2.⒈对M1研究由牛顿第二定律:(M1g-F)=M1A1——①由运动学得:T1=根号(2H/A1)——②⒉对M2研究由牛顿第二定律:(M2g-F)=M2A2——③由运动学得:T2=根号(2H/A2)——④⒊由①③可得A1>A2⑤由②③⑤得T1牛顿第二定律教案ppt牛顿第二定律微格教案。
牛顿第二定律教案(优秀3篇)
牛顿第二定律教案(优秀3篇)(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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最新版-牛顿第二定律高中物理教案优秀8篇
牛顿第二定律高中物理教案优秀8篇牛顿第二定律说课稿篇一一、教材分析1、内容与地位本节课是高中新课程实验教材《物理》(共同必修一)第四章第3节的内容,牛顿第二定律是动力学的核心规律,是学习其他动力学规律的基础,是本章的重点内容。
本节通过实验定量分析,得出牛顿第二定律。
教材中使用了三个变量,通过控制变量法,来研究物理规律这是一种非常重要的研究方法,在电容、电阻等内容都会用到此法。
本节内容是本章的重点内容,也是整个力学部分的核心内容,乃至整个高中物理的重点。
根据以上分析,我们知道本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中如何控制实验条件和物理变量,如何用数学公式表达物理规律。
让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
2、教学目标根据我对教材的理解、结合学生的实际情况、渗透新课程的教学理念,为提高全体学生的科学素养,按课程标准,以促进全体学生发展为目的。
从知识与技能、过程与方法,情感态度与价值观三个方向培养学生,拟定三个教学目标:知识与技能:(1)能根据实验结果,推出三者间关系,(2)理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式,(3)力的单的定义(4)理解在多个力作用下牛顿第二定律表达式,(5)初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤。
(6)使学生学会并掌握运用控制变量法研究多个物理量间关系。
过程与方法:以实验为基础,通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律。
培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。
情感态度价值观:在实验和观察中能培养学生haozuowen 严谨求实的科学态度。
通过课堂的师生交流、生生交流创造良好的学习氛围,增强师生感情,增强班级凝聚力,使学生对物理学科更加热爱。
3、教学的重点和难点学习本课不仅是让让学生正确理解牛顿第二定律,更重视如何通过实验控制变量,根据实验条件启发学生思考,把牛顿第二定律的得出,探索事物的规律,培养学生创造力,作为教学目的之一。
牛顿第二定律教案
牛顿第二定律(第一节课)普通高中课程标准实验教科书物理必修1【教学目标】(一)知识与技能1.理解牛顿第二定律的内容;2.理解公式中各物理量间的关系;3.知道力的单位“牛顿”是怎样定义的;4.认识牛顿第二定律在力学中的地位和作用;5.会初步运用牛顿第二定律解题。
(二)过程与方法1.以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟力和质量的关系,进而总结出牛顿第二定律;2.探究力和加速度的关系,进一步加深对加速度和力的认识;3.通过例题概括物理解题思路。
(三)情感、态度、价值观1.渗透认识物理概念具有渐进性的认识论的教育;2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
【教学重点】牛顿第二定律的认识【教学难点】解题思路的培养【教学方法】1.复习回顾创设情景归纳总结2.规范答题理解物理学科的解题思路【教学过程】(一)新课引入1.加速度的认识(点击幻灯)(1)定义(比值定义法):速度变化量跟变化所用时间的比值;(2)表达式:a=△v/△t(3)单位:m/s2(4)特性:矢量(5)决定因素:踉丫、小t无直接关系(大小和方向由什么因素决定?)2.力的认识:(1)定义:力是物体对物体的作用,力的作用是相互的。
对于“力”你还有哪些认识?(2)运算:同一直线上的力的运算可以直接相加减,即规定正方向后,同方向取正,反方向取负,再直接相加,这就是我们平常所说的“矢量和”。
那不在同一直线上又该如何运算呢?3.牛顿第一定律的内容是什么?【一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态】它解决了物体在没有受到外力作用时所处的状态,那物体受到外力作用后状态的变化又会遵从什么样的规律呢?(二)新课教学1.认识牛顿第二定律上一节课,我们用实验探究了加速度与力、质量的关系,现在我们用动画演示回顾实验过程,(演示完后)通过数据处理你猜想的结论是什么?说明:科学前辈们通过大量的实验得出“物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同”的结论——这就是牛顿第二定律。
高中物理必修1教案-《牛顿第二定律》案例
《牛顿其次定律》教学设计一、课标要求通过试验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系。
理解牛顿运动定律,用牛顿运动定律说明生活中的有关问题。
相识单位制在物理学中的重要意义。
知道国际单位制中的力学单位。
二、内容分析牛顿运动定律是中学力学学问的基础,而牛顿其次定律是牛顿运动定律的核心。
因此本节内容是本章中的重点,学好本节内容至关重要。
在中学物理课程标准中,特殊强调要让学生经验探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程。
其目的就是要让学生在这一过程中,巩固对加速度、力和质量的测量,学会科学探讨的常用方法——限制变量法、图象法等,培育探究的实力,体验探究的乐趣,增加合作沟通的意识。
三、教学目标经验探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程,学会用图象法表示加速度与力、加速度与质量的关系,并依据图像分析得出加速度与力、质量的关系式。
体会探究过程中所用到的限制变量法、图象法等科学方法。
培育设计试验、动手操作、分析问题和沟通合作等实力。
通过等式F=kma中给定k = 1来定义力的单位,明白国际单位制的意义。
教学重点:经验探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程。
理解牛顿其次定律。
教学难点:分析试验数据得出加速度与力、质量的关系式。
四、设计思想本节内容支配两个课时完成。
第一课时:是在复习第一节牛顿第确定律,理清力与质量在变更物体运动状态中所起作用的基础上,分析得出F、m、a三个物理量的定性关系。
进而设计能够探究这三者定量关系的试验,并分小组进行试验。
这里要求学生仔细设计试验方案,并对具有代表性的几个方案进行逐一分析评价,最终确定其中的一个方案。
对这一方案进行补充完善后再进行试验。
试验得到数据后,让学生在课后对试验数据进行分析处理,要求他们分别运用表格法和图象法进行处理,找出三个物理量的定量关系。
在这一课时中,主要是感悟理性分析与推理、体验设计试验的思想与方法,亲历探究试验的操作过程。
其次课时:首先支配各试验小组汇报其试验数据处理的结果,展示各小组所画的关系图象,并发动全班同学进行评价,从中总结出F∝a∝和ma/1的关系,写出kmaF=的表达式。
高中物理高一物理《牛顿第二定律》优秀教学案例
此外,我会对本节课的知识点进行梳理和总结,强调牛顿第二定律的物理意义、适用范围和实际应用价值。通过总结归纳,帮助学生巩固所学知识,提高他们的理解和应用能力。
(五)作业小结
为了巩固本节课的知识,我设计了以下作业:
1.请学生运用牛顿第二定律,分析一辆汽车从静止加速到一定速度所需的力,并与实际数据对比,探讨可能的影响因素。
(二)问题导向
以问题为导向的教学策略是本节课的核心。我将设计一系列由浅入深的问题,引导学生思考力、质量、加速度之间的关系。这些问题包括但不限于:为什么物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比?如何从实验中验证这一关系?在实际应用中,如何运用牛顿第二定律解决具体问题?通过这些问题,激发学生的好奇心,促使他们主动探究和解决问题。
3.通过案例分析、数学建模等教学活动,训练学生的逻辑思维和解决复杂问题的能力。
4.利用信息技术和多媒体资源,丰富教学手段,提高学生的学习效率,培养他们自主学习和协作学习的能力。
(三)情感态度与价值观
1.培养学生对物理学习的兴趣和热情,让他们体会到物理学的美和实用性,从而增强学习的内驱力。
2.引导学生认识到科学探究的重要性和价值,培养他们勇于质疑、敢于创新的精神。
小组讨论过程中,学生需要运用牛顿第二定律,结合所学知识,共同探讨解决问题的方法。我会在一旁观察学生的讨论情况,适时给予指导和提示,帮助他们找到解决方案。
高一物理教案《牛顿第二定律》牛顿第二定律的教案
高一物理教案《牛顿第二定律》牛顿第二定律的教案教学目标:1. 理解牛顿第二定律的概念和表达方式;2. 掌握使用牛顿第二定律解题的步骤和方法;3. 能够运用牛顿第二定律解决与力、质量和加速度相关的物理问题。
教学重点、难点:重点:理解牛顿第二定律的概念和表达方式,掌握使用牛顿第二定律解题的步骤和方法;难点:运用牛顿第二定律解决与力、质量和加速度相关的物理问题。
教学准备:1. PowerPoint幻灯片;2. 物理实验器材(如拉力计、弹簧等);3. 学生实验报告。
教学过程:Step 1:引入与导入(5分钟)1. 让学生观察一个推车在不同力的作用下前进的情况。
2. 引导学生从观察中总结出力对物体的影响。
Step 2:概念解释(10分钟)1. 通过幻灯片的形式介绍牛顿第二定律的概念和表达方式。
2. 引导学生理解“力”、“质量”和“加速度”之间的关系。
Step 3:案例分析(20分钟)1. 通过幻灯片或实验的形式给出一些典型的案例,并引导学生分析解决问题的步骤和方法。
2. 学生可从实验数据中计算物体的加速度,并进行分析讨论。
Step 4:练习(15分钟)1. 给学生分发练习题,让学生独立完成并相互讨论解题思路。
2. 教师巡视和指导,解决学生在解题过程中遇到的问题。
Step 5:讨论与总结(10分钟)1. 学生就练习题中的问题进行讨论和答疑。
2. 教师对学生的答题情况进行总结和点评,强调重点、难点和易错点。
Step 6:板书(5分钟)将本节课的重点内容进行归纳和总结,梳理牛顿第二定律的基本概念和解题步骤。
Step 7:作业布置(5分钟)布置课后作业,要求学生练习使用牛顿第二定律解决一些特定的物理问题。
Step 8:课堂小结(5分钟)对本节课的重点内容进行复习总结,并对下节课的内容进行展望。
教学反思:通过本节课的教学,学生对牛顿第二定律的概念和表达方式有了初步的理解,并掌握了使用牛顿第二定律解题的步骤和方法。
通过实验和练习题的引入,加深了学生的理解和应用能力。
4.3牛顿第二定律+教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
4.3《牛顿第二定律》教学设计课标要求:理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生活中有关现象、解决有关问题。
知道国际单位制中力的单位。
活动建议:根据牛顿第二定律,设计一种能显示加速度大小的装置。
一、教材分析:教科书中牛顿第二定律的内容以两节的形式呈现,其目的是要强调实验探究的重要性和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。
本节开始以问题的形式引入,强调可以从上一节的探究实验数据来寻找加速度与力、质量的关系,然后引导学生通过分析基于数据的图线来获取规律,进一步总结出牛顿第二定律。
在“力的单位”中,通过力的单位的定义分析了牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=kma变成F=ma的。
通过这样的安排,学生不仅能体会到单位的产生过程,更能体会到科学的严谨性和准确性。
本节用了两道联系生活实际的例题来引导学生学会利用牛顿第二定律分析和解决问题,以此让学生体会物理的实用性。
二、学情分析:学生已经学习了牛顿第一定律,对力和运动的相互作用观有了初步的认识,并通过第二节课的实验,得出了当质量一定时,加速度与力的关系,当力一定时,加速度与质量的关系,引导学生从图像出发推导牛顿第二定律的表达式水到渠成。
学生通过前段时间的学习,初步掌握了运动模型构建和受力分析方法,具备求合力的基本能力,对高中物理的建模有了一定的能力。
三、教学目标:物理观念:(1)能准确表述牛顿第二定律的内容;(2)理解牛顿第二定律表达式的意义;(3)知道国际单位制中力的单位"牛顿"是怎样定义的。
科学思维:(1)会应用牛顿第二定律解决简单的动力学问题;(2)根据图像科学推理出实验探究结果的定量表达式F=kma并且通过1N的定义推导出F=ma科学探究:(1)通过分析探究实验的数据,能够得出牛顿第二定律的数学表达式;(2)设计一种能显示加速度大小的装置。
科学态度与责任:培养分析数据、从数据获取规律的能力,能利用牛顿第二定律解决一些生活中的物理问题。
4.3牛顿第二定律+教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
4.3牛顿第二定律〖教材分析〗本节内容是在第二节实验探究结果的基础上分析得出牛顿第二定律,具体、定量的解决了加速度和力、质量的关系。
得出了牛顿第二定律及其数学表达式,确立了力与运动的关系,使前三章构成一个整体。
同时本节教材突出了力的单位1N的物理意义,为下一节力学单位制的内容做准备,因此本节内容有着承上启下的作用。
同时牛顿第二定律作为动力学的核心规律,是学习以及解决后面动力学问题的基础,因此本节内容也是本章乃至整个高中阶段的重点。
〖教学目标与核心素养〗物理观念:理解并掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。
科学思维:通过对上节课实验结论的总结,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律,体会大师的做法与勇气。
科学探究:培养学生的概括能力和分析推理能力。
科学态度与责任:通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣。
〖教学重点与难点〗重点:牛顿第二定律的正确理解和简单运用。
难点:牛顿第二定律的实际应用、理解是连接其运动和力之间的桥梁〖教学方法〗小组合作学习为主,并辅以讲授法、演示法、问题法、归纳法等〖教学准备〗多媒体课件、课前导学案、实验数据收集、教具准备、引入视频拍摄。
〖教学过程〗一、新课引入通过引导学生回忆生活中常见的坐公交车的情景作为引入,引导学生提出当汽车加速或减速运动时会出现站不稳的情况,进而引发学生思考:如何利用身边现有的器材:一支笔、一根细线、一把刻度尺测量公交车的加速度?二、新课教学(一)牛顿第二定律的表达式组织学生展示上节课通过的实验探究得出的图像,实验结果表明,小车的加速度a 与它所受的作用力F 成正比,与它的质量m 成反比问题:对于任何物体都是这样的吗? 如果我们多做几次类似的实验,每次实验的点都可以拟合成直线,而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点,那么,实际规律很可能就是这样的。
舍弃一些点,这样也可以得到比较准确的实验图像。
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牛顿第二定律的教案示例(之二)
一、教学目标
1.物理知识方面的要求:
(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式;
(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系;
(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.
2.以实验为基础,通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律.培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力.
3.渗透物理学研究方法的教育.实验采用控制变量的方法对物体的a、F、m 三个物理量进行研究;运用列表法处理数据,使学生知道结论是如何得出的;认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.
二、重点、难点分析
1.本节的重点内容是做好演示实验.让学生观察并读取数据,从而有说服力地归纳出a与F和m的关系,即可顺理成章地得出牛顿第二定律的基本关系式.因此,熟练且准确地操作实验就是本课的关键点.同时,也只有讲清实验装置、原理和圆满地完成实验才能使学生体会到物理学研究的方法,才能达到掌握方法、提高素质的目标.
2.牛顿第二定律的数学表达式简单完美,记住并不难.但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互关联;牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景,对学生来说是较困难的.这一难点在本课中可通过定律的辨析和有针对性的巩固练习加以深化和突破,另外,还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解.
三、教具
小车、本板、滑轮、钩码、投影仪.
四、主要教学过程
(一)引入新课
由牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因.而物体运动状态的改变是物体运动速度发生变化,即加速度不为零.因而力又是产生加速度的原因,加速度与力有关.
由牛顿第一定律还可知:一切物体总保持静止或匀速直线运动状态,这种性质叫惯性.而质量是物体惯性大小的量度,因而加速度跟质量有关.
那么物体运动的加速度跟物体质量及受力之间存在什么样的关系?我们通过实验来探求.
(二)教学过程设计
1.实验设计
(1)启发学生按如下思路得出实验方法:对于一个物体(使m不变),不受力时加速度为零→受力后加速度不为零→受力越大则加速度越大.
用同样的力(使F不变)作用于不同物体→质量小的易被拉动→质量越小加速度越大.
就是说,在研究三个变量的关系时,要使其中一个量不变,即控制变量的方法.(2)启发学生按如下思路得出实验原理:测定物体加速度的方法有多种,如利用打点计时器、分析纸带等,这些方法较精确但费时→寻找一种用其它物理量直观反应加速度大小的办法→由运动学公式可知在相同时间内位移与加速度成正比,我们的实验就是由两个小车在相同时间内的位移来反映加速度大小跟力和质量的关系.
(2)实验装置
实验采用原必修本所述装置稍加改进.在图1中a、b、c三个位置加装光滑金属环以控制线绳位置不使脱落;另外通过环a将两绳合并在一起可直接用手操作,以避免铁夹操作的困难.这样虽然增大了阻力,但只需使木板稍前倾平衡摩擦力即可.木板侧面的刻度用以读出位移大小.
3.实验过程
(1)加速度跟力的关系
使用两个相同的小车,满足m
1=m
2
;在连小车前的绳端分别挂一个钩码和两个
钩码,使F
1=F
2
.将二小车拉至同一起点处,记下位置.放手后经一段时间使
二小车同时停止,满足时间t相同.读出二小车的位移填入表1:(投影)
表1
改变F重复实验,
比较可得,在误差允许的范围内,a∝F.
(2)加速度跟质量的关系
将小车1上加砝码,使m
1=2m
2
;二小车前面绳端都挂一个钩码,使F
1
=F
2
.将二
小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止,读出各小车位移记入表2:(投影)
表2
4.定律导出
速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,即牛顿第二定律的基本关
(2)上式可写为等式F=kma,式中k为比例常数.如果公式中的物理量选择合适的单位,就可以使k=1,则公式更为简单.
在国际单位制中,力的单位是牛顿.牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的:使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N,即1N=1kg·m/s2.
可见,如果都用国际单位制中的单位,就可以使k=1,那么公式则简化为F=ma,这就是牛顿第二定律的数学公式.
(3)当物体受到几个力的作用时,牛顿第二定律也是正确的,不过这时F代表的是物体所受外力的合力.牛顿第二定律更一般的表述是:
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.
数学公式是:
F
=ma.
合
5.定律的理解
牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的,但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况,以及应用于变力作用的某一瞬时.还应注意到定律表述的最后一句话,即加速度与合外力的方向关系,就是说,定律具有矢量性、瞬时性和独立性,所以掌握牛顿第二定律还要注意以下几点:
(1)定律中各物理量的意义及关系
是物体(研究对象)所受的合外力,m是研究对象的质量,如果研究对象是几F
合
个物体,则m为几个物体的质量和.a为研究对象在合力F
作用下产生的加速
合
的方向一致.
度;a与F
合
(2)定律的物理意义
从定律可看到:一物体所受合外力恒定时,加速度也恒定不变,物体做匀变速直线运动;合外力随时间改变时,加速度也随时间改变;合外力为零时,加速度也为零,物体就处于静止或匀速直线运动状态.牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系.
6.巩固练习
(1)从牛顿第二定律知道,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,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么?
为合外力,无论怎样小的力都可以使物体答:没有矛盾,由公式F=ma看,F
合
产生加速度,这个力应是合外力.现用力提一很重的物体时,物体仍静止,说明合外力为零.由受力分析可知F+N-mg=0.
(2)对一个静止的物体施加一个力,物体一定做加速运动,对吗?
答:略.理由同上.
(3)下面哪些说法不对?为什么?
A.物体所受合外力越大,加速度越大.
B.物体所受合外力越大,速度越大.
C.物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小.
D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用.
答:B、C、D说法不对.根据牛顿第二定律,物体受的合外力决定了物体的加速度.而加速度大小和速度大小无关.所以,B说法错误.物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致.当合外力减小但方向不变时,加速度减小但方向也不变,所以物体仍然做加速运动,速度增加.C说法错误.
加速度是矢量,其方向与合外力方向一致.加速度大小不变,若方向发生变化时,合外力方向必然变化.D说法错.
(三)课堂小结(可引导学生总结)
1.这节课以实验为依据,采用控制变量的方法进行研究.这一方法今后在电学、热学的研究中还要用到.我们根据已掌握的知识设计实验、探索规律是物体研究的重要方法.
2.定义力的单位“牛顿”使得k=1,得到牛顿第二定律的简单形式F=ma.使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一,但应知道它所对应的文字内容和意义.
3.牛顿第二定律概括了运动和力的关系.物体所受合外力恒定,其加速度恒定;合外力为零,加速度为零.即合外力决定了加速度,而加速度影响着物体的运动情况.因此,牛顿第二定律是把前两章力和物体的运动构成一个整体,其中的纽带就是加速度.
五、说明
1.实验采用课文所述装置,简单直观,易得出结论.缺点是不够精确,操作亦须谨慎,否则会出现误差较大的情形.重复实验时,也可逆向操作验证.先确定二小车距终点位移,然后放手由同时到达终点验证,操作较容易.有条件的学校可使用气垫导轨、光电门进行精确测量验证.
2.通过定律的探求过程,渗透物理学研究方法,是整个物理教学的重要内容和任务.本节内容即为一典型探求过程:运用控制变量、实验归纳的方法研究三个变量的关系.这种方法在热学中研究p、V、T三量关系,在电学中U、d、E 的关系等都要用到.这是人类认识世界的常用方法.所以本节课不只是让学生掌握牛顿第二定律,更应知道定律是如何得出的.
3.牛顿第二定律通过加速度将物体的运动和受力紧密联系,使前三章构成一个整体,这是解决力学问题的重要工具.应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握,即理解各物理量和公式的内涵和外延,避免重公式、转文字的现象.数学语言可以简明地表达物理规律,使其形式完善、便于记忆,但它不能替代文字表述,更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况.否则就会将活的规律变为死的公式.
(陈则茂)。