高一【物理(人教版)】牛顿第二定律-教学设计

学生关注生活、关注实际的态度。
教学重点：
牛顿第二定律
教学难点：
应用牛顿第二定律解决实际问题。
教学过程
教
时学 间环
主要师生活动
节
环
[师]：上节课我们通过实验探究得到：小车的加速度 a 与它受到的合外力 F
2分 节
钟 一 成正比，与它的质量 m 们成反比。那我们的结论对于任何物体都适用吗？我们
： 不敢轻易去说！
4
[师]：通过刚才例 1 的分析，我们通过 a＝ΔΔvt求解加速度，也可用牛顿第二 定律 a＝Fm合 求解加速度，这两个表达式有何不同呢？
（1）取消动力后，汽车做匀减速直线运动
a1＝ΔΔvt＝0﹣t v1 f＝ma1＝﹣437N，符号说明与运动方向相反。
环 节 四 12 ： 分 钟
（2）重新起步后，汽车所受的合力为：
F 合＝2000N﹣437N＝1563N a2＝Fm合 ＝1.42m/s2，方向与运动方向相同。
【评析】第(1)问从“运动学规律”出发→a→“受力”；第(2)问从“受力”
m 大的物体加速度小，运动状态难以改变；m 小的物体加速度大，运动状态易 于改变。
通过牛顿第一定律的学习，我们知道：物体保持运动状态不变的性质 叫做“惯性”，m 大表示物体惯性大，m 小表示物体惯性小，m 称为物体的“惯性 质量”，有时简称质量。
[师]：下面我们通过两道例题来深化理解牛顿第二定律。 【例题 1】在平直路面上，质量为 1100kg 的汽车在进行研发的测试，当速 度达到 100 km/h 时取消动力，经过 70 s 停了下来。汽车受到的阻力是多少？重新起步加速 时牵引力为 2000N，产生的加速度是多少？（假定试车过程中汽车受到的阻力 不变） 【解答】以汽车为研究对象。设汽车运动方向为 x 轴正 方向，建立一维坐标系。
引
入
因为有限的几组实验事实并不能支撑“这一结论称为规律”。前辈科学家做
了大量的观察和实验都得出了同样的结论，由此总结出了一般性的规律。
1
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
环 的方向和作用力的方向相同。”这就是牛顿第二定律。 节
3分 二 钟：
牛 顿
2.表达式
牛顿第二定律可以用比例式来表达：a∝mF，或者 F∝ma；也可以写成等式
第 F＝kma，其中 k 是比例系数。
二
定
[师]：牛顿第二定律不仅阐述了加速度与力、质量的定量关系，还指出了加
律 速度的方向与力的方向是一致的。
[师]：在 17 世纪，人们已经有了一些基本物理量的计量标准。但是还没有 规定多大的力作为力的单位。因此，在 F＝kma 这个表达式中 k 的选择具有一 定的任意性。只要它是常数，就能正确表示 F 和 m、a 之间的关系。
课程基本信息
课例编号
学科 物理
年级 高一 学期
上学期
课题
牛顿第二定律
教科书
书名：普通高中教科书物理必修（第一册）
出版社：人民教育出版社
出版日期：2019 年 6 月
教学人员
姓名
单位
授课教师
指导教师
教学目标
教学目标：
1.通过分析探究实验数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式，并准确表述牛顿第二
定律的内容，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。
[师]：当 k＝1 时，质量为 1kg 的物体，在某力的作用下获得 1m/s2 的加速 度，这个力大小为
环
F＝ma＝1kg·m/s2。
节
三
我们把这样大的力叫做“一个单位的力”。也就是说如果质量和加速度的单
6分 钟
： 力
位都取国际单位制中单位：千克、米每二次方秒，力的单位就是“千克米每二次
的 方秒”。后世为了纪念牛顿对物理学的巨大贡献，把 kg·m/s2 称作牛顿，用符号
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【解答】小球始终与列车保持相对静止状态，所以小球的加速度与列车的 加速度相同。
[方法 1] 选择小球作为研究对象。 F 合＝mg tan θ a＝Fm合 ＝g tan θ，方向水平向右。
[方法 2] 竖直方向： FT cos θ－mg＝0 → FT cos θ＝mg （1）wk.baidu.com
水平方向： Fx＝FT sin θ， FT sin θ＝ma （2）
→(1)(2)式联立，可以求得小球的加速度为 a＝g tan θ， 方向水平向右。
2.用动力学方法测质量 [师]：在地球上，称量某物体的质量对大家不是难事！假设你现在身处太空 之中，如何测量一个物体的质量呢？用天平称量可以吗？（不可以！太空中物 体完全失重） 提示：由 F 合＝ma 可知，如果给物体施加一个已知的力，并测出在这个力 的作用下物体的加速度，就可以求出物体的质量——用动力学方法测质量的方 法。 [师]：2013 年 6 月 20 日上午，我国航天员在天宫 一号空间实验室进行了太空授课，演示了测量质量的实 验。 质量的测量是通过一个支架形状的测量仪完成的。 测量时，航天员固定在支架的一端，另外一名航天员将 支架拉开到指定的位置。支架能够产生一个恒定的拉力 F，把宇航员拉回舱壁。用光栅测速装置能测出支架复位 的速度 v 和时间 t，从 而计算出加速度 a。这样，就能够计算出航天员的质量 m。 [思考]：你能设计出一种在太空中测量质量的方法吗？
单 N 表示。 位
这时，牛顿第二定律表达式即：F＝ma。
[师]：初中我们就知道力的单位是牛顿，但并不知道 1N 的力是多大，现在 你知道了吗？
[师]：由 F＝ma 可知，a＝mF。在同样大小的力的作用下，不同物体产生的 加速度 a 反比于 m，即 m 反映了一个物体运动状态（速度）改变的难易程度：
2
2.能根据 1N 的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从 F=kma 变成 F=ma 的， 体会单位的产生过程。
3.能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律 是连接运动与力之间关系的桥梁。
4.学会用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，体会物理的实用价值，培养
出发→a→“运动学规律”。可见，加速度 a 是联系“力”和“运动”的桥梁，
受力分析是基础！
【例题 2】某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂 一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中， 细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测 定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与直方向的夹角为θ， 求列车的加速度 a。