2022年高中物理 第四章 第三節(jié) 牛頓第二定律教案 新人教版必修1

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1、2022年高中物理 第四章 第三節(jié) 牛頓第二定律教案 新人教版必修1 【課型】新授課 【課時】1課時 【教學目標】 知識與技能 1.能準確表述牛頓第二定律． 2.能根據(jù)對1N定義，理解牛頓第二定律的數(shù)學關(guān)系式是如何從F = kma 的． 3.知道牛頓第二定律是針對質(zhì)點使用的，因為關(guān)系式中的F應(yīng)是質(zhì)點所受的合力．能從同時性、矢量性等方面深入理解牛頓第二定律，理解為什么說牛頓第二定律是連接運動學和動力學的橋梁． 過程與方法 1. 過對上節(jié)課實驗結(jié)論的總結(jié)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所

2、受外力的關(guān)系，進而總結(jié)出牛頓第二定律． 2.培養(yǎng)學生的概括能力和分析推理能力． 情感態(tài)度與價值觀 1. 認識到由實驗歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學研究的重要方法． 2. 通過牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學源于生活并服務(wù)于生活，激發(fā)學生學習物理的興趣． 教學重點、難點： 教學重點 牛頓第二定律應(yīng)用． 教學難點 牛頓第二定律的意義． 教學方法： 探究、講授、討論、觀察、思考、歸納． 【教學過程】 【新課導(dǎo)入】 【問題】通過上一節(jié)課的實驗，我們知道當物體所受的力不變時物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系? 【回答】當物體所受的力不變時物體運動的加速度與物體所受的作

3、用力成正比． 【問題】當物體所受力不變時物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系? 【回答】當物體所受的力不變時物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比． 【問題】當物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時，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】 3 牛頓第二定律 一、牛頓第二定律 【總結(jié)】通過上一節(jié)課的實驗，再一次證明了：物體的加速度大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．這就是牛頓第二定律． 【問題】如何用數(shù)學式子把以上的結(jié)論表示出來? 【回答】 或者 【問題】如何把以上式子寫成等式? 【回答】需要引入比例常數(shù)k

4、 【解說】可以把上式再變形為． 【說明】F指的是物體所受的合力. 二、力的單位 【過渡】前面已經(jīng)學過，在國際單位制中力的單位是牛頓．其實，國際上牛頓這個單位是這樣定義的：質(zhì)量為1 kg的物體，獲得1 m/s2的加速度時，受到的合外力為1 N，即1 N=1 kg·m/s2． 可見，如果各量都采用國際單位，則k=1， 【總結(jié)】牛頓第二定律的數(shù)學表達式． 【問題】牛頓第二定律不僅描述了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)課實驗的探究，它們的方向關(guān)系如何? 【回答】質(zhì)量m是標量，沒有方向．合力的方向與加速度方向相同．我們說牛頓第二定律具有同向性． 【總結(jié)】力是使物體

5、產(chǎn)生加速度的原因，力與物體的加速度具有矢量性、瞬時性、同體性、獨立性等幾個特點： 1.矢量性.物體加速度的方向與物體所受合外力的方向永遠相同，時刻相同，合外力的方向即為加速度的方向. 2.瞬時性.加速度矢量與合外力矢量之間的正比關(guān)系具有瞬時性，即某時刻的合外力對應(yīng)著某時刻的加速度，所以它適合解決物體在某一時刻或某一位置力和運動關(guān)系的問題.同時還表明物體只要一受到合外力作用，物體立即產(chǎn)生加速度；合外力消失，加速度也立即消失. 3.同體性：a=各量都是屬于同一物體的，即研究對象的統(tǒng)一性. 4.獨立性：F合產(chǎn)生的a是物體的合加速度，x方向的合力產(chǎn)生x方向的加速

6、度，y方向的合力產(chǎn)生y方向的加速度.牛頓第二定律的分量式為Fx=max,Fy=may. 【例題1】某質(zhì)量為1 100 kg的汽車在平直路面上試車，當達到100 km/h的速度時關(guān)閉發(fā)動機，經(jīng)過70 s停下來，汽車受到的阻力是多大？重新起步加速時牽引力為2 000 N，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） 【解析】在試車第一階段，汽車做勻變速運動， V0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s v=0 m/s 由牛頓第二定律可得汽車的加速度： 汽車受到的阻力為： 在重新起步并加速后，汽車除了受到上述阻力外，還受到牽引力F，汽車所受的合力為：

7、 由牛頓第二定律可得汽車的加速度： 加速度是矢量，方向與合外力方向相同． 【總結(jié)】牛頓第二定律應(yīng)用時的一般步驟. 1.確定研究對象. 2.分析物體的受力情況和運動情況，畫出研究對象的受力分析圖. 3.求出合力.注意用國際單位制統(tǒng)一各個物理量的單位． 4.根據(jù)牛頓運動定律和運動學規(guī)律建立方程并求解. 【例題2】光滑水平桌面上一個物體，質(zhì)量是 2 kg ，受到互成120°角的兩個力 F1 和 F2 的作用．這兩個力的大小都是 10N ，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？ 【分析】牛頓第二定律中F合是指合力而言，本題中物體受到兩個互成角度的力，解題時可以

8、先對力進行合成或者分解到坐標軸上．求得合力后利用牛頓第二定律求解加速度． 【解析】對物體進行受力分析，求和 的合力．把力分別沿x軸和y 軸的方向進行分解，它們的分立為 和 在y 軸方向的兩個分力和大小相等、方向相反平衡合力為零，在x 軸方向的兩個分力和方向相同，這兩個力的合力就是和 的合力，即 由牛頓第二定律 得 【說一說】質(zhì)量不同的物體，所受的重力不一樣，他們只有下落時加速度卻是一樣的．你怎么解釋？ 【點撥】一個質(zhì)量為m的物體 受到的重力G=mg 它自由下落時加速度為：a=G/m （根據(jù)牛頓第二定律F=ma，自由下

9、落時合外力F=G） G=mg， a=mg/m，把m約掉，所以a=g 自由下落時物體的加速度與質(zhì)量沒關(guān) 【科學漫步】用動力學方法測質(zhì)量 在動力學問題中，如果知道物體的受力情況和加速度，也可以測出物體的質(zhì)量，就是說，質(zhì)量可以用動力學的方法來測定．下面是用動力學的方法測定質(zhì)量的一個有趣的題目，希望同學們好好研究一下． 　　1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測定質(zhì)量的實驗．實驗時，用雙子星號宇宙飛船m1，去接觸正在軌道上運行的火箭組m2，接觸以后，開動飛船尾部的推進器，使飛船和火箭組共同加速．推進器的平均推力F等于895 N，推進器開動7 s，測出飛船和火箭組的速度改變是

10、0.91 m/s．已知雙子星號宇宙飛船的質(zhì)量m1=3400 kg．求火箭組的質(zhì)量m2 是多大． 　　推進器的推力使宇宙飛船和火箭組產(chǎn)生的加速度 　　根據(jù)牛頓第二定律F=ma=(m1+m2)a得 　　實際上，火箭組的質(zhì)量已經(jīng)被獨立地測出．實驗的目的是要發(fā)展一種技術(shù)，找出測定軌道中人造衛(wèi)星或其他物體的未知質(zhì)量的方法．先已測出火箭組的質(zhì)量為3 660 kg，因而實驗誤差不大于5%——正好在預(yù)期的誤差范圍之內(nèi)． 【課時小結(jié)】 本節(jié)課主要學習了這節(jié)課我們學習了牛頓第二定律：F＝ma．牛頓第二定律具有同向性、瞬時性、同體性、獨立性．牛頓第二定律解決問題的一般方法．． 【布置作業(yè)】 課本P78 1,2,3,4,5 【板書設(shè)計】 3 牛頓第二定律 一、牛頓第二定律 內(nèi)容：物體的加速度跟所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比.加速度的方向跟合外力的方向相同 二、力的單位 表達式 F=ma 對牛頓第二定律的理解：①矢量性 ②瞬時性 ③同體性 ④獨立性 【教學后記】 牛頓第二定律的內(nèi)容、比例式本身較簡單，但對牛頓第二定律深層理解和具體應(yīng)用對學生來說有一定困難.本節(jié)課是通過多舉有針對性的實例，通過對實例的細致分析來突破這些困難的.精講多練，注重總結(jié)歸納是本教學設(shè)計的特點