20182019高中物理第四章力与运动第四节牛顿第二定律学案粤教版必修1

第4节 牛顿第二定律主要教学过程（一）引入新课（二）教学过程设计1．实验设计（1)启发学生技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→由运动公式221s at 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．实验装置实验彩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.木板侧面的的刻度用以读出位移大小。

3．实验过程（并演示多媒体课件）(1）加速度跟力的关系使用两个相同的小车，满足 ；在连小车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：改变F 重复实验，1221=F F ,15.032.02121==s s a a 132=''F F ， 10.031.02121=''=s s a a 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加上0.2kg 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：比较可得212s s =1221m m s s =由s a ∝得m a 1∝ 【课件演示】演示前设问：1.实验原理是什么？采用何种科研方法？2.实验中要观察什么现象？记录哪些数据？3。

第四节牛顿第二定律[学习目标] 1.了解数据采集器在探究牛顿第二定律实验中的作用.2.理解牛顿第二定律的内容和公式的确切含义.3.知道力的国际单位“牛顿”的定义，理解1 N大小的定义.4.会用牛顿第二定律的公式处理力与运动的问题.一、数字化实验的过程及结果分析1.数据采集器：通过各种不同的传感器，将各种物理量转换成电信号记录在计算机中.2.位置传感器记录的实验结果(1)保持滑块的质量m不变、改变拉力F，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度与合外力之间的关系：a∝F.(2)保持拉力F不变，改变滑块的质量m，可得到滑块的速度－时间图象，经分析可得，物体的加速度和质量的关系：a∝1 m .二、牛顿第二定律及其数学表示1.内容：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.2.表达式：a＝k Fm，当物理量的单位都使用国际单位制时，表达式为F＝ma.3.力的单位“牛顿”的定义：国际上规定，质量为1 kg的物体获得1 m/s2的加速度时，所受的合外力为1 N.判断下列说法的正误.(1)由F＝ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比.(×)(2)公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取.(×)(3)使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N.(√)(4)公式F＝ma中，a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和.(√)(5)物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致.(×)一、对牛顿第二定律的理解(1)从牛顿第二定律可知，无论多么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箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？(2)从匀速上升的气球上掉下一个物体(不计空气阻力)，物体离开气球的瞬间，物体的加速度和速度情况如何？答案(1)不矛盾.因为牛顿第二定律中的力是指合外力.我们用力提一个放在地面上很重的箱子，没有提动，箱子受到的合力F＝0，故箱子的加速度为零，箱子仍保持不动，所以上述现象与牛顿第二定律并没有矛盾.(2)物体离开气球瞬间物体只受重力，加速度大小为g，方向竖直向下；速度方向向上，大小与气球速度相同.1.表达式F＝ma的理解(1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位.(2)F的含义：F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；F是某个力时，加速度a是该力产生的加速度.2.牛顿第二定律的六个性质性质理解力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有因果性加速度F＝ma是一个矢量式.物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且矢量性总与合力的方向相同瞬时性加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失同体性F＝ma中，m、a都是对同一物体而言的作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些独立性加速度的矢量和物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用相对性于惯性参考系例1 (多选)下列对牛顿第二定律的理解正确的是( ) A.由F ＝ma 可知，m 与a 成反比B.牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用C.加速度的方向总跟合外力的方向一致D.当合外力停止作用时，加速度随之消失 答案 CD解析 虽然F ＝ma ，但m 与a 无关，因a 是由m 和F 共同决定的，即a ∝F m，且a 与F 同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；a 与F 的方向永远相同.综上所述，A 、B 错误，C 、D 正确.【考点】牛顿第二定律的理解 【题点】对牛顿第二定律的理解合外力、加速度、速度的关系1.力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果.只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度.加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比.2.力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以相同，可以相反，还可以有夹角.合外力方向与速度方向相同时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动.3.两个加速度公式的区别a ＝Δv Δt 是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，a 与v 、Δv 、Δt 均无关；a ＝F m是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定.例2 (多选)初始时静止在光滑水平面上的物体，受到一个逐渐减小的方向不变的水平力的作用，则这个物体运动情况为 ( ) A.速度不断增大，但增大得越来越慢 B.加速度不断增大，速度不断减小 C.加速度不断减小，速度不断增大 D.加速度不变，速度先减小后增大 答案 AC解析 水平面光滑，说明物体不受摩擦力作用，物体所受到的水平力即为其合外力.水平力逐渐减小，合外力也逐渐减小，由公式F ＝ma 可知：当F 逐渐减小时，a 也逐渐减小，但速度逐渐增大.【考点】牛顿第二定律的理解 【题点】合外力、加速度、速度的关系 二、牛顿第二定律的简单应用 1.解题步骤 (1)确定研究对象.(2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动的示意图. (3)求合力F 或加速度a . (4)根据F ＝ma 列方程求解. 2.解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，加速度的方向即物体所受合力的方向.(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所受的合外力.①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分解后，列出方程F x ＝ma ，F y ＝0.②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度a .根据牛顿第二定律⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝ma x F y ＝ma y 列方程求解.例3 如图1所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg ，不计空气阻力.(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图1(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况； (2)求悬线对小球的拉力大小.答案 (1)7.5 m/s 2，方向水平向右 车厢可能水平向右做匀加速直线运动或水平向左做匀减速直线运动 (2)12.5 N解析 解法一(矢量合成法)(1)小球和车厢相对静止，它们的加速度相同.以小球为研究对象，对小球进行受力分析如图甲所示，小球所受合力为F 合＝mg tan 37°.由牛顿第二定律得小球的加速度为a ＝F 合m ＝g t an 37°＝34g ＝7.5 m/s 2，加速度方向水平向右.车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动. (2)由图可知，悬线对球的拉力大小为F T ＝mgcos 37°＝12.5 N.解法二(正交分解法)(1)建立直角坐标系如图乙所示，正交分解各力，根据牛顿第二定律列方程得x 方向：F T x ＝may 方向：F T y －mg ＝0即F T sin 37°＝maF T cos 37°－mg ＝0解得a ＝34g ＝7.5 m/s 2加速度方向水平向右.车厢的加速度与小球相同，车厢做的是水平向右的匀加速直线运动或水平向左的匀减速直线运动.(2)由(1)中所列方程解得悬线对球的拉力大小为F T ＝mgcos 37°＝12.5 N.【考点】牛顿第二定律的简单应用 【题点】水平面上加速度的求解例4如图2所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8).图2(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度大小是多少？答案(1)8 m/s2(2)6 m/s2解析(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示由牛顿第二定律：F cos 37°＝ma1解得a1＝8 m/s2(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示F cos 37°－f＝ma2F N′＋F sin 37°＝mgf＝μF N′联立解得a2＝6 m/s2.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】水平面上加速度的求解1.(对牛顿第二定律的理解)关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是( )A.由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大B.牛顿第二定律说明了：质量大的物体，其加速度一定小C.由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向始终与物体所受的合外力方向一致答案 D解析加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故D选项正确.2.(合外力、加速度、速度的关系)物体在与其初速度方向相同的合外力作用下运动，取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图3所示，则在0～t1这段时间内( )图3A.物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大B.物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小C.物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大D.物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小答案 C解析由题图可知，物体所受合力F随时间t的变化是先减小后增大，根据牛顿第二定律得：物体的加速度先减小后增大.由于合外力F方向与速度方向始终相同，所以物体加速度方向与速度方向一直相同，所以速度一直在增大，选项C正确.3.(水平面上加速度的求解)如图4所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动，求物体加速度的大小.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图4答案 5 m/s2解析取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系.在水平方向上：F cos 37°－f＝ma ①在竖直方向上：F N ＝mg ＋F sin 37°② 又因为：f ＝μF N③联立①②③得：a ＝5 m/s 24.(斜面上加速度的求解)如图5所示，一个物体从斜面的顶端由静止开始下滑，倾角θ＝30°，斜面始终静止不动，重力加速度g ＝10 m/s 2.图5(1)若斜面光滑，求物体下滑过程的加速度有多大？ (2)若斜面不光滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝36，物体下滑过程的加速度又是多大？ 答案 (1)5 m/s 2(2)2.5 m/s 2解析 (1)根据牛顿第二定律得：mg sin θ＝ma 1 所以a 1＝g sin θ＝10×12m/s 2＝5 m/s 2(2)物体受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得mg sin θ－f ＝ma 2 F N ＝mg cos θ f ＝μF N联立解得：a 2＝g sin θ－μg cos θ＝2.5 m/s 2.一、选择题考点一 牛顿第二定律的理解1.(多选)下列关于牛顿第二定律的说法中正确的是( )A.物体的加速度大小由物体的质量和物体所受的合力大小决定，与物体的速度无关B.物体的加速度方向只由它所受的合力方向决定，与速度方向无关C.物体所受的合力方向和加速度方向及速度方向总是相同的D.一旦物体所受的合力为零，则运动物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了 答案 AB解析 根据牛顿第二定律，物体的加速度的大小由合力的大小和质量决定，加速度的方向由合力的方向决定，二者方向一定相同，而加速度的大小和方向与物体的速度的大小和方向无关；根据牛顿第二定律的瞬时性特征，合力一旦为零，则加速度立即为零，速度不发生变化，物体做匀速直线运动，选项A、B正确，选项C、D错误.【考点】牛顿第二定律的理解【题点】对牛顿第二定律的理解2.如图1为第八届珠海航展上中国空军“八一”飞行表演队驾驶“歼－10”战机大仰角沿直线加速爬升的情景.则战机在爬升过程中所受合力方向( )图1A.竖直向上B.与速度方向相同C.与速度方向相反D.与速度方向垂直答案 B3.一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是( )答案 C解析物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律，有F－f＝ma，即F ＝ma＋f，该关系为线性函数.符合该函数关系的图象为C.4.物体在力F作用下运动，F的方向与物体运动方向一致，其F－t图象如图2所示，则物体( )图2A.在t1时刻速度最大B.在0～t1时间内做匀加速运动C.从t1时刻后便开始返回运动D.在0～t2时间内，速度一直在增大答案 D解析根据牛顿第二定律得，物体质量不变，力越大时，加速度越大，由题图可知0～t1时间内力F逐渐增大，加速度逐渐增大，t1时刻力F最大，加速度最大，所以0～t1时间内物体做加速度逐渐增大的变加速运动，B错误；t1时刻后力F开始减小，但方向未发生变化，所以物体继续向前加速运动，A、C错误，D正确.【考点】牛顿第二定律的理解【题点】合外力、加速度、速度的关系考点二牛顿第二定律的应用5.如图3所示，质量m＝10 kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体的加速度为(取g＝10 m/s2)( )图3A.0B.4 m/s2，水平向右C.2 m/s2，水平向右D.2 m/s2，水平向左答案 B解析物体受到的滑动摩擦力大小f＝μmg＝20 N，方向水平向右，物体受到的合外力F合＝F＋f＝40 N，方向水平向右，根据牛顿第二定律：F合＝ma，a＝4 m/s2，方向水平向右. 【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】水平面上加速度的求解6.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图4所示，现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力F a、F b的变化情况是( )图4A.F a 变大，F b 不变B.F a 变大，F b 变小C.F a 不变，F b 变小D.F a 不变，F b 变大答案 C解析 以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，根据牛顿第二定律得，水平方向：F a sin α－F b ＝ma ① 竖直方向：F a cos α－mg ＝0②由题知α不变，由②分析知F a 不变，由①知，F b ＝F a sin α－ma <F a sin α，即F b 变小. 7.三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数均相同.现用大小相同的外力F 沿图5所示方向分别作用在1和2上，用12F 的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，用a 1、a 2、a 3分别代表物块1、2、3的加速度，则( )图5A.a 1＝a 2＝a 3B.a 1＝a 2，a 2>a 3C.a 1>a 2，a 2<a 3D.a 1>a 2，a 2>a 3答案 C解析 对物块1，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ＝ma 1，即F2－μ(mg －F sin 60°)＝ma 1对物块2，由牛顿第二定律得F cos 60°－f ′＝ma 2，即F2－μ(mg ＋F sin 60°)＝ma 2对物块3，由牛顿第二定律得 12F －f ″＝ma 3，即F2－μmg ＝ma 3 比较得a 1>a 3>a 2，所以C 正确.8.(多选)力F 1单独作用在物体A 上时产生的加速度a 1大小为5 m/s 2，力F 2单独作用在物体A 上时产生的加速度a 2大小为2 m/s 2，那么，力F 1和F 2同时作用在物体A 上时产生的加速度a的大小可能是( )A.5 m/s2B.2 m/s2C.8 m/s2D.6 m/s2答案AD解析设物体A的质量为m，则F1＝ma1，F2＝ma2，当F1和F2同时作用在物体A上时，合力的大小范围是F1－F2≤F合≤F1＋F2，即ma1－ma2≤ma≤ma1＋ma2，加速度的大小范围为3 m/s2≤a ≤7 m/s2，正确选项为A、D.9.(多选)如图6所示，当小车向右加速运动时，物块M相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时( )图6A.M受静摩擦力增大B.M对车厢壁的压力不变C.M仍相对于车厢静止D.M受静摩擦力不变答案CD解析对M受力分析如图所示，由于M相对车厢静止，则f＝Mg，F N＝Ma，当a增大时，F N 增大，f不变，故C、D正确.10.如图7所示，在与水平方向成θ角、大小为F的力作用下，质量为m的物块沿竖直墙壁加速下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为μ.则下滑过程中物块的加速度大小为(重力加速度为g)( )图7A.a ＝g －μgB.a ＝g －μF cos θm C.a ＝g －μF sin θmD.a ＝g －F sin θ＋μF cos θm答案 D解析 将F 分解可得，物块在垂直于墙壁方向上受到的压力为F N ＝F cos θ，则墙壁对物块的支持力为F N ′＝F N ＝F cos θ；物块受到的滑动摩擦力为f ＝μF N ′＝μF cos θ；由牛顿第二定律，得mg －F sin θ－f ＝ma ，得a ＝g －F sin θ＋μF cos θm.【考点】牛顿第二定律的简单应用 【题点】竖直方向上加速度的求解 二、非选择题11.(水平面上加速度的求解)质量为40 kg 的物体放在水平面上，某人用绳子沿着与水平方向成37°角斜向上的方向拉着物体前进，绳子的拉力为200 N ，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度是多少？若在拉的过程中突然松手，此时物体的加速度是多少？(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)答案 0.5 m/s 2，方向与运动方向相同 5 m/s 2，方向与运动方向相反解析 物体受力如图所示，将拉力F 沿水平方向和竖直方向分解.在两方向分别列方程：F cos 37°－f ＝ma .F sin 37°＋F N ＝mg .又f ＝μF N .联立解得a ＝0.5 m/s 2，方向与运动方向相同. 当突然松手时，拉力F 变为零，此后摩擦力变为f ′＝μmg ＝200 N ，由牛顿第二定律得f ′＝ma ′解得a ′＝5 m/s 2，方向与运动方向相反. 【考点】牛顿第二定律的简单应用 【题点】水平面上加速度的求解12.(斜面上加速度的求解)如图8所示，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，重力加速度为g.图8(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. 答案(1)g(sin θ＋μcos θ) 方向沿斜面向下(2)g(sin θ－μcos θ) 方向沿斜面向下解析(1)以木块为研究对象，木块上滑时对其受力分析，如图甲所示根据牛顿第二定律有mg sin θ＋f＝ma，F N－mg cos θ＝0又f＝μF N联立解得a＝g(sin θ＋μcos θ)，方向沿斜面向下.(2)木块下滑时对其受力分析如图乙所示.根据牛顿第二定律有mg sin θ－f′＝ma′，F N′－mg cos θ＝0又f′＝μF N′联立解得a′＝g(sin θ－μcos θ)，方向沿斜面向下.【考点】牛顿第二定律的简单应用【题点】斜面上加速度的求解。

第四章 力与运动第四节 牛顿第二定律物体的加速度跟所受合外力成 ，跟物体的质量成 ，加速度的方向跟合外力的方向 ．2．在国际单位制中，力的单位是牛顿.1 N 等于质量为 的物体获得 的加速度时受到的合外力．3．在国际单位制中，公式F ＝kma 中的比例系数k 为 ，因此，牛顿第二定律的数学表达式为 ．4．（双选）关于a 和F 合的关系，以下说法不正确的是( )A ．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B ．物体的加速度大小不变，则其一定受恒力作用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5．（单选）一个质量为2 kg 的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别是2 N 和6 N ，当两个力的方向发生变化时，物体的加速度大小不可能为( )A ．1 m/s 2B ．2 m/s 2C ．3 m/s 2D ．4 m/s 2[课前自主预习]参考答案2．1 kg ，1 m /s 2；3．1，F ＝ma 4．AB ；5．A11F a =________N/(m·s -2) ；11F a =________N/(m·s -2) ；11F a=_________N/(m·s -2) 由计算结果分析可得，当保持物体的质量不变时，___________________112233m a m a m a ==即a ∝m1 结论：质量不变时，加速度与合外力成__________；合外力F 不变时，加速度与质量成_____________，加速度的方向跟合外力的方向____________。

答案：0.3021，0.3019，0.3017123123F F F a a a ==即a∝F 正比，反比，相同重点归纳1．牛顿第二定律(1)．内容：质量不变时，加速度与合外力成正比；合外力F 不变时，加速度与质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同(2)．数学表达式：Fa km=或F kma=(3)．比例系数k的含义根据F=kma知，Fkma=，因此k在数值上等于单位质量的物体产生单位加速度时力的大小，k的大小由F、m、a三者的单位共同决定，在国际单位制中，k=1。

第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教学重点1.理解牛顿第一定律.2.解释惯性现象.教学难点学生从“物体运动必须有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”.教学方法探究式、启发式.教学用具多媒体课件气垫导轨装置、伽利略针和单摆实验装置.课时安排1课时三维目标知识与技能1.知道伽利略“理想实验”的装置，了解伽利略以事实实验为基础，将实验与逻辑推理相结合的思想方法.2.知道运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因.3.掌握牛顿第一定律.4.理解惯性的概念，能具体解释惯性现象，知道惯性只跟质量有关.过程与方法1.针对学生对运动的片面认识“物体运动必须有力的作用”实行先破后立的方法.2.学生亲身体会以实际实验为基础，将实验与逻辑推理相结合得出结论（运动不需要力来维持）的思想方法.3.观察惯性现象并进行解释.情感态度与价值观1.通过对理想实验的推理，体会科学家进行科学研究时的理想实验法.2.通过对惯性现象的观察及解释，领会物理与生活的联系.教学过程导入新课师请同学们阅读下面的材料.重新习惯地球上的生活据报道，俄罗斯有一位航天员，在太空停留了7个月后回到地球，记者问他回来后有什么特别的感受，他深有感慨地说：“需要重新习惯地球上的生活.”他举了几个例子：他们从发射场被送回饭店用餐时，拿起勺子喝汤，会觉得拿的不是一把很轻的勺子，而是一台又大又沉的熨斗；想喝水，拿起杯子喝了几口，手就不自觉地松开了，结果杯子落在地上摔坏了……这是什么原因呢？因为太空可以看成是一个不受力的环境，在那里拿任何物体都不费劲.航天员在飞船中拿起一个“重物”跟捡起一小片纸屑一样轻松；航天员把水杯、钢笔、纸、照相机等各种物体随手一放，它们就安稳地“浮”在空中；同伴要借用物品，你只需将物品向对方轻轻一推，物体就径直向他“飞”去……航天员在太空中生活较长时间后，习惯了不受力的环境，当他们回到地球上时，仍然保留着太空中的习惯动作，于是就闹了一些小笑话. 不过，在这位航天员的感受中，却蕴含着一个深刻的物理道理，那就是运动和力的关系. 推进新课师人类从远古时代就不断地探讨力和运动的关系问题.师静止在水平面上的物体，用力去推，物体的运动状态怎样变化?一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？生静止在水平面上的物体，用大小不同的力去推;当推力较小时，物体保持静止；当推力足以克服阻力时，物体运动；一段时间后撤走该力时，物体速度越来越慢，最终停下来.师根据以上的例子，思考“运动一定需要力来维持吗”？四人为一组讨论交流自己的看法. (学生活动：讨论并交流看法.5分钟后各组派一个代表发言)组1：需要.因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持.组2：不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对.组3：例如出手的保龄球，已经没有再受到手的推力，但仍然向前运动，因此物体的运动不一定需要力的作用.师同学们的结论都源于我们对生活的感性认识，谁的观点才是正确的呢？我们都知道，撤走对物体施加的力以后，物体确实需要运动一段距离才能停下.那么我们用什么办法可以增大这个距离呢？并猜想一下，什么情况下这个距离会是最大的呢？生减小摩擦的方法；当摩擦越小时，停下前经过的距离就会越大；当摩擦力最小，也就是达到理想状况——光滑的时候，它永远都不会停下来，这时的距离是无限大的.师撤走外力后物体会停下，是因为有摩擦力的影响，若消除了摩擦力的影响，物体是不是就有可能永远地运动下去呢？伽利略关于“力与运动”的问题，构思出理想实验来进行探究.一、伽利略的理想实验师伽利略对于“运动与力的关系”，构思出如图4-1-1所示的“理想实验”.将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗钢珠，如果不存在摩擦力，钢珠将上升到哪里？图4-1-1生不存在摩擦力，钢珠将上升到与A点相同高度的C点.师若将轨道的倾角减小，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？生同样上升到与A点同高度的D点或E点，路程增大了.师假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？生由于BF是水平的，钢珠就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去. (教师用多媒体课件模拟这一物理过程)师伽利略根据“理想实验”断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.师理想实验，是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋.师演示实验把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小.推一下滑块，请观察滑块的运动是什么运动.生近似匀速直线运动.师阅读本章与本节的引言部分，了解人类对“力与运动”的认识过程并总结各代表人物对“力与运动”所持的观点.生人类从远古时代起就不断地探讨力和运动的关系.古希腊哲学家亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因；意大利科学家伽利略的观点：运动并不需要力来维持.师伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端.这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论常常不是可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去.二、牛顿第一定律师伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他们并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础.其中，牛顿第一定律是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.师引导学生理解：(1)物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动状态,说明力不是维持物体运动的原因；(2)外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因；(3)一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性,所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.师惯性能解释日常生活中的许多现象.例如：当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？生因为汽车已经开始前进，乘客的下半身受到汽车的作用而随车前进，由于惯性的作用，其上半身仍然保持静止状态，所以车上的乘客会向后倾斜.师当汽车刹车时，车上的乘客会向前倾斜，为什么？生因为汽车刹车时，乘客的下半身受到汽车的作用而随车减速，由于惯性的作用，其上半身仍然保持原来的速度前进，所以车上的乘客会向前倾斜.课堂交流师现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用.参考答案:当紧急刹车时，车虽然停下了，人却因惯性仍然向前，而安全带、安全气囊和头枕等设备会给人阻力，保护人的安全和减少伤害.读一读安全带与安全气囊现代汽车的设计十分重视安全，安全带和安全气囊就是保护乘员人身安全的两个重要装置.道路交通事故多种多样，其中对车内人员造成伤害的，大多是由于运动中的车辆与其他物体（车辆或障碍物）发生碰撞.从力学观点看，运动的车辆受到碰撞突然停止，但车内人员因惯性仍以碰撞前的速度向前运动，结果在车内甚至冲出车外与刚性物体发生第二次碰撞，因而造成伤害.设置安全带和安全气囊的目的就是尽量避免或减轻第二次碰撞对车内人员的伤害.安全带是20世纪60年代初发明的.经过40多年的发展，现在的安全带均由强度极大的合成纤维制成，带有自锁功能的卷收器，采用对乘员的肩部和腰部同时实现约束的V形三点式设计.系上安全带后，卷收器自动将其收紧，一旦车辆紧急制动、发生碰撞甚至翻滚，安全带因乘员身体的前冲而发生猛烈的拉伸，卷收器的自锁功能便立即发挥作用，瞬间卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免第二次碰撞.安全气囊是安全带的辅助设施，于1990年问世.在车辆发生碰撞的瞬间，控制模块会对碰撞的严重程度立即作出判断，若确认安全带已不能承受，便在1/100 s内使气囊充气，让乘员的头、胸部与较为柔软有弹性的气囊接触，减轻伤害.最新式的汽车还安装了防侧撞气囊，今后可能在汽车其他位置上也会装上安全气囊.有关机构的统计数据表明，在所有可能致命的车祸中，如果正确使用安全带，可以挽救约45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%.讨论与交流师运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多.物体的惯性与什么因素有关？生1 不能用牛顿第一定律来解释.生2 物体的惯性与质量有关，与物体的速度有关.比如运动的汽车，质量越大，速度越快，要停下来就越困难.生 3 物体的惯性与速度无关，因为惯性是指物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.汽车的惯性的大小，是看它保持静止或保持某一速度的能力的大小.只要速度有所改变，运动状态就改变了，并不一定要从运动到静止.师引导学生总结：1.一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；2.惯性是物体的固有性质；3.物体的惯性只与质量有关.课堂交流1.多媒体课件展示：有一部小说中有这样的一段描述：“火车在千分之五的坡度下坡行驶，速度越来越大，突然一匹马受惊，冲上铁轨.火车风驰电掣般驶来，惯性越来越大，难以刹车……”试分析小说在描述中的科学性错误.参考答案:物体的惯性只与质量有关，火车的速度越来越大，但惯性保持不变.2.空军歼击机的质量比运输机、轰炸机的质量小得多，而且在空战中还要抛掉副油箱，为什么？参考答案:减小歼击机的质量，减小惯性，增加其在战斗中的灵活性.师惯性的大小在实际中是经常要考虑的.当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量.电动抽水机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，以尽量减少它们的振动或避免因意外的碰撞而移位.实践与拓展师伽利略受教堂内吊灯摆动的启发，构思出“伽利略针和单摆实验”.实验装置如教材图4-1-3所示.一端连着小钢球的细绳悬挂在支架上，将摆球拉向一边，由静止开始释放小球，摆球会摆动到另一边，用水平长尺标记其高度.用一根针改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O1）,请同学们猜想一下，小球摆到另外一边时，最高将上升到什么位置?学生先进行猜想，然后教师演示实验.实验现象:摆球能上升到与释放时一样高度的位置.师用针再次改变小球的悬点（如教材图4-1-4所示的点O2），小球摆到另外一边时，还能上升到与释放时一样高度的位置吗?学生先进行猜想，然后教师演示实验.结论：摆球还能上升到原来的高度.用针多次改变小球的悬点，重复实验，都能得到相同的结论.师想一想，伽利略是怎样通过“伽利略针和单摆实验”构思出“理想实验”的？（学生讨论与交流）生“伽利略针和单摆实验”中的小球受到的空气阻力可以忽略，则小球只受到重力和绳子的拉力（与速度方向垂直），小球能上升到原来的高度；而理想实验中的小球也可忽略空气阻力，而曲面是光滑的，没有摩擦，所以小球只受重力和支持力（与速度方向垂直）.两实验中小球受到的外力可以类比，所以可以认为理想实验中的小球也能上升到原来的高度. 师伽利略的“理想实验”是一个假想的实验，但它是以可靠的事实为基础，把实验与逻辑推理和谐地结合在一起，其科学探究的方法有力地推动了科学的发展.课堂小结通过本节的学习，我们知道了：1.伽利略对力和运动的研究方法——理想实验.2.牛顿第一运动定律的内容及应用.3.惯性的理解及应用.布置作业课后练习板书设计第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素教学重点培养学生运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材、设计实验方案和记录表格,能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.教学难点1.合外力一定，研究加速度与质量的关系时，如何获得一个恒定的外力(恒力源).2.质量一定，研究加速度与外力的关系时，如何准确地确定外力的大小.教学方法探究式、启发式、讨论式.教学用具附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.课时安排1课时三维目标知识与技能1.对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断，得出自己的结论.2.能运用基本的实验方法进行探究活动，并能初步根据实验目的适当选择实验器材并设计实验方案和记录表格.能进行实验操作并根据有关现象和数据总结出结论.3.通过测量，认识到加速度与外力和质量有关，且外力越大，加速度越大;质量越大，加速度越小.过程和方法1.对影响加速度大小的因素进行猜想的过程，学会合理地猜想的方法,要让学生经历提出问题及将问题进行转换的过程.2.让学生经历根据猜想确定实验方案的过程.情感态度与价值观1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度.2.通过探究活动，获得成功的喜悦、学习物理的兴趣和自信心.教学过程导入新课师上节课我们学习了在人类科学认识“力与运动的关系”中起了重要作用的牛顿第一定律. 生一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止. 师物体的运动状态改变，是指哪个物理量改变呢？生速度.师运动状态的改变只是指速度的大小发生变化吗？生不是.因为速度是矢量，无论是速度大小改变还是速度方向改变，或是大小、方向都改变，物体运动状态都发生改变.课堂交流下列哪些物体的运动状态发生了改变？A.停在空中的直升机B.环绕地球运转的人造卫星C.在水平的弯曲的公路上以恒定的速率行驶的汽车D.匀速直线下落的跳伞员答案:以地面为参考系，BC的运动状态发生了变化.师牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的速度会发生改变.但是会怎样改变呢？今天，我们来研究一下牛顿第一定律还没解决的问题：当物体受到外力的作用时，它的速度将会发生怎样的改变呢？研究这个问题比较抽象，我们必须转换成研究物理量之间的关系的问题，才能进行研究.可以转化为哪些物理量之间的关系呢？生由于物体的加速度是描述物体运动速度改变快慢的物理量，因此问题可以转变为物体的加速度与受到的外力到底是什么关系.师加速度除了和合外力有关以外，还与什么因素有关呢？因此探寻物体力与运动之间规律的出发点，是考虑加速度和什么因素有关.推进新课一、猜想加速度与什么因素有关师请思考下列问题，猜想加速度可能与什么因素有关.多媒体课件展示：1.火车启动时，它的加速度与什么因素有关？与火车头的牵引力大小有关吗？与火车上乘客的多少有关吗？2.飞机在起飞时，加速度远大于火车，是因为飞机的动力比火车头的大，还是因为飞机的质量比火车的小？还是两者皆有呢？3.一个乒乓球滚来时，用球拍轻轻一挡就能使它改变方向；一个网球以同样大小的速度滚来时，要用很大的力握住球拍去挡，才能使它改变方向.(学生讨论与交流)生1 火车启动时，加速度与火车头的牵引力、火车本身的质量、车上的乘客、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等有关.师火车头的牵引力、摩擦力的大小、风对火车的推力或阻力等，都属于外界对火车的作用力，它们的影响我们可以归结为合外力的影响；而火车本身的质量、车上的乘客，它们的影响我们可以归结为物体本身总质量的影响.即加速度可能与物体所受的合外力与总质量有关.生2 飞机在起飞时，加速度远大于火车，猜想可能两个原因都有，飞机的动力比火车头的大，并且飞机的质量比火车的小.生 3 以同样的速度滚过来的乒乓球与网球，乒乓球用比较小的力就可以挡回去，而网球则需要比较大的力，因为网球的质量比乒乓球的质量大.说明物体的加速度与物体的质量有关. 师 我们由日常生活的经验不难猜想，物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系.若要验证这些猜想，就需要通过实验.下面我们设计实验共同探究. 二、实验探究 (一)实验方法师 要验证猜想，我们设计的实验需要测量哪些物理量？ 生 加速度、合外力、物体质量. 讨论与交流1.加速度不是一个可以直接测量的量，用什么方法可以测量出来?生 若物体的运动是匀变速直线运动，加速度可以通过匀变速直线运动的规律算出. 比如：一个由静止开始做匀变速直线运动的物体，满足的规律为s=21at 2 a=22ts 位移s 和时间t 可以直接测量，这样就可以间接地测出物体的加速度.2.物体的加速度同时跟合外力与质量两个因素有关，可以用我们曾学过的什么方法来确定加速度与它们两个因素之间的关系呢？初中在哪些实验中我们曾用过这种实验方法？生1 要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系，我们可以采用控制变量法，先保持一个量不变，测量另外两个量的关系.例如：可先让m 不变，找出a 与F 之间的关系；再让F 不变，找出a 与m 之间的关系；然后再分析a 、F 、m 之间的关系. 例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系，可将另外两个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系.生2 在探究“导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关”时，要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，只改变其中一个因素.生 3 在探究“温度升高多少跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质的关系”时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质，不同质量的物体吸收相等热量时，温度升高跟质量的关系等等，从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系.师 控制变量法是物理科学研究中的一种重要方法.自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的.要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量”的方法. (二）设计实验方案师 利用给出的实验器材，自由选出所需的器材，并设计实验.包括实验目的、实验器材、实验方法与步骤、并设计表格记录数据.提供的器材：附有刻度的带滑轮的长木板、小车、细绳、秒表、打点计时器、天平、小桶和细砂、弹簧秤、牛顿第二定律演示仪、刻度尺等.师引导学生考虑下列问题：讨论与交流1.如何确定物体所受的合外力？2.怎样改变物体的质量而保持合外力不变？3.怎样改变物体的合外力而保持物体的质量不变？4.加速度与合外力都是矢量，在记录时还应该记录其方向.如何记录？5.实验都有误差存在，如何减少误差？学生活动：每四位同学为一小组，挑选实验器材，设计实验，并思考老师提出的问题.参考方案一：1.实验目的：研究物体的加速度与合外力、物体质量的关系.2.实验器材：带刻度的斜面、四轮小车、秒表、刻度尺.3.实验方法：控制变量法.实验装置如课本图4-2-3所示.（1）保持物体质量m不变，改变物体所受的合外力，研究a与合外力的关系物体所受的合外力F合=mgsinθ-f小车的摩擦是滚动摩擦，比较小，可以忽略，小车所受合外力的大小为重力沿斜面方向上的分力，F合=mgsinθ改变斜面的倾角，就可以改变小车受到的合力大小.（2）保持物体的合外力不变，改变物体的质量m，研究加速度与物体质量的关系在忽略小车与斜面间的摩擦时，小车所受的合外力为mgsinθ，在增大小车质量的同时.调整夹角来实现小车所受合外力不变.调整夹角时，可以用弹簧秤的读数直接判断合外力的大小是否不变.4.实验步骤：（1）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度.用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（2）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计时.当小车运动到木板末端时，再按下秒表结束计时，将测量到的各量记录到下表中.（3）调节木板与水平桌面的夹角，重复上面的步骤.结论：____________________________________________________________________. （4）将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度，用天平称出小车的质量m，用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行于斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.（5）放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速为零的匀加速直线运动，同时按下秒表开始计。

第四章第四节牛顿第二定律学习目标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的力的单位“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。

5、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。

6、培养学生的概括能力和分析推理能力。

7、渗透物理学研究方法的教育。

学习过程一、预习指导：1、牛顿第一定律告诉我们，物体受合外力为零时，物体将，当物体受到合外力不为零时，物体的将发生变化，速度变化的快慢用来描述，那么加速度与的大小与什么因素有关？2、思考：生活中汽车的启动快慢与什么因素有关？3、加速度大小如果与质量和所受外力有关，想要探究它们的关系，你会用怎样的物理研究方法？4、如图，光滑水平地面上的木块，当我们用一个水平拉力拉木块时，木块将做运动。

①当物体质量不变，拉力越大，速度变化（填越快或越慢）则加速度。

②当拉力一定，质量越大，速度变化（填越快或越慢），则加速度。

5、加速度是矢量，力也是矢量，加速度的方向与合外力的方向。

二、课堂探究：（一）牛顿第二定律1、内容：物体的加速度跟所物体所受到的成正比，跟物体的成反比，加速度的方向与的方向相同2、公式：，国际单位制中表达式为3、牛顿第二定律的特点和理解：牛顿第二定律的表达式F=ma，等式左边是物体受到的合外力，右边反映了质量是m的物体在这个力作用下的效果是产生加速度a，它突出了力是物体运动状态改变的原因，不是维持物体运动的原因，物体的加速度跟合外力成正地，跟物体的质量成反比，这就是牛顿第二定律的物理意义。

（1）瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系（2）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。

含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.（3）同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即 F 与a 均是对同一个研究对象而言. 二、典例训练：例1：质量为8×103kg 的汽车以1.5m ／s 2的加速度加速前进，阻力为2.5×103N ，那么，汽车的牵引力是多少？学习评价※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为（ ）. A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差※ 当堂检测（时量：5分钟 满分：10分）计分：1、下列关于力和运动关系的几种说法中，正确的是（ ） A ．物体所受合外力的方向，就是物体运动的方向 B ．物体所受合外力不为零时，其速度不可能为零 C ．物体所受合外力不为零，其加速度一定不为零 D ．合外力变小的，物体一定做减速运动2、下列对牛顿第二定律的表达式F ＝ma 及其变形公式的理解，正确的是A ．由F ＝ma 可知，物体所受的合外力与其质量成正比，与物体的加速度成反比B ．由a Fm =可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其加速度成反比C ．由m Fa =可知，物体的加速度与其所受合外力成正比，与其质量成反比D ．由aFm =可知，物体的质量可通过测量它的加速度和所受到的合外力而求得3、在牛顿第二定律的数学表达式F ＝kma 中，有关比例系数k 的说法正确的是 A ．在任何情况下k 都等于1B ．因为k ＝１，所以k 可有可无C ．k 的数值由质量、加速度和力的大小决定D ．k 的数值由质量、加速度和力的单位决定4、对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间 A ．物体立即获得速度 Ｂ．物体立即获得加速度C ．物体同时获得速度和加速度D ．由于物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零5、放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态，若其中一个力逐渐减小到零后，又恢复到原值，则该物体的A．速度先增大后减小 B．速度一直增大，直到某个定值C．加速度先增大，后减小到零 D．加速度一直增大到某个定值6、一位工人沿水平方向推一质量为45kg的运料车，所用的水平推力为90N，此时运料车的加速度为1.8m/s2。

高中物理第四章力与运动专题一探究牛顿第二定律实验导学案粤教版必修1【自主学习】一、学习目标1、懂得如何平衡摩擦力2、会通过纸带求运动物体的加速度3、能通过作图法总结加速度与力、质量的关系二、重点难点1、重点：牛顿第二定律实验2、难点：通过纸带求运动物体的加速度三、自主学习1、对打点计时器，如果所接电源的频率为，则每隔 s打一个点。

在处理纸带时，常取计数点进行研究，如果每隔四个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为 s、2、打点计时器有两种：一种为打点计时器，这种打点计时器采用流 V的电源；另一种为打点计时器，这种打点计时器采用流 V的电源、3、利用纸带判断物体做匀变速直线运动的根据是、4、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，求解纸带上某一计数点的瞬时速度的公式是：；求纸带的加速度的公式是：、5、在“探究牛顿第二定律”的实验中，需要的器材有：小车、砝码、小盘、细绳、一端带定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线若干、纸带、和、6、“探究牛顿第二定律”的实验步骤：(1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′、(2)把实验器材安装好（暂时不把悬挂小盘的细绳系在小车上）、(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑、(4)在小盘里放入适量的砝码，砝码和小盘的质量m′，小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源，再放开小车，断开电源，取下纸带、 (5)保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，按上面步骤重复实验几次；通过纸带得出小车的加速度a，用描点法作出a图象、四、要点透析问题一注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高长木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好与小车受到的阻力平衡、在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动、(2)不重复平衡摩擦力、(3)实验条件：m≫m′、(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车、问题二数据处理1、利用及逐差法求a、2、以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点、连线，如果该直线过原点，说明a与F成正比、3、以a为纵坐标，为横坐标，根据各组数据描点、连线，如果该直线过原点，说明a与m成反比、课堂检测案专题一探究牛顿第二定律实验l【课堂检测】1、为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用两者的关系图象表示出来，该关系图象应选用 ( )A、a－m图象B、m－a图象C、a－图象D、－a图象2、用打点计时器测量加速度探究加速度与力、质量的关系时，需要平衡摩擦力。

最新整理高一物理教案牛顿第二定律的应用学案（粤教版必修1）4.5牛顿第二定律的应用学案1（粤教版必修1）1．牛顿第二定律给出了加速度与力、质量之间的定量关系：____________.因此，我们在已知受力的情况下可以结合____________，解决有关物体运动状态变化的问题；我们也可以在已知物体运动状态发生变化的情况下，运用运动学公式求出物体的________，再结合牛顿第二定律确定物体的受力情况．2．受力分析的一般顺序：先______，再______，最后________．受力分析的方法有________和________．3．第一类基本问题已知物体的__________，确定物体的________．求解此类题的思路是：已知物体的受力情况，根据__________，求出物体的________，再由物体的初始条件，根据________________求出未知量(速度、位移、时间等)，从而确定物体的运动情况．4．第二类基本问题已知物体的________，确定物体的__________．求解此类题的思路是：根据物体的运动情况，利用____________求出__________，再根据____________就可以确定物体____________，从而求得未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数等．5．分析和解决这类问题的关键对物体进行正确的受力分析和运动情况的分析，并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——.一、从受力情况确定运动情况解题思路分析物体受力情况&#8658;求物体的合力&#8658;由a＝Fm求加速度&#8658;结合运动学公式&#8658;求运动学量例1静止在水平面上的物体质量为400g，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，在4N的水平拉力作用下，物体从静止开始运动，求出4s内物体的位移和4s末物体的速度．(g取10m/s2)讨论交流1．从以上的解题过程中，总结一下运用牛顿定律解决由受力情况确定运动情况的一般步骤．2．受力情况和运动情况的链接点是牛顿第二定律，在运用过程中应注意哪些问题？变式训练1如图1所示，质量m＝4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，在与水平方向成θ＝37°角的恒力F作用下，从静止起向右前进t1＝2.0s 后撤去F，又经过t2＝4.0s物体刚好停下．求：F的大小、最大速度vm、总位移s.二、从运动情况确定受力解题思路分析物体运动情况&#8658;利用运动学公式求a&#8658;由F＝ma求合力&#8658;求其他力例2质量为2.75t的载重汽车，在2.9×103N的牵引力作用下由静止匀加速开上一个山坡，沿山坡每前进100m，升高5m．汽车由静止开始前进100m时，速度达到36km/h，求汽车在前进中所受摩擦力的大小．(g取10m/s2) [方法规纳](1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图．(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度．(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力．(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力．变式训练2一个物体的质量m＝0.4kg，以初速度v0＝30m/s竖直向上抛出，经过t＝2.5s物体上升到最高点．已知物体上升过程中所受到的空气阻力大小恒定，求物体上升过程中所受空气阻力的大小是多少？变式训练3如图2所示，光滑地面上，水平力F拉动小车和木块一起做匀加速运动，小车的质量为M，木块的质量为m.设加速度大小为a，木块与小车之间的动摩擦因数为μ，则在这个过程中木块受到的摩擦力大小不可能是() A．μmgB．maC.mM＋mFD．F－Ma即学即练图31．如图3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．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．则在这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2．两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比m1∶m2＝1∶2，速度之比v1∶v2＝2∶1.当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为s1，乙车滑行的最大距离为s2.设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则() A．s1∶s2＝1∶2B．s1∶s2＝1∶1C．s1∶s2＝2∶1D．s1∶s2＝4∶1图43．如图4所示，车沿水平地面做直线运动，车厢内悬挂在车顶上的小球与悬点的连线与竖直方向的夹角为θ，放在车厢底板上的物体A与车厢相对静止．A 的质量为m，则A受到的摩擦力的大小和方向分别是()A．mgsinθ，向右B．mgtanθ，向右C．mgcosθ，向左D．mgtanθ，向左图54．如图5所示，静止的粗糙传送带上有一木块M正以速度v匀速下滑，滑到传送带正中央时，传送带开始以速度v匀速斜向上运动．则木块从A滑到B 所需的时间与传送带始终静止不动时木块从A滑到B所用的时间比较() A．两种情况相同B．前者慢C．前者快D．不能确定图65．如图6所示，质量m＝2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8N、与水平方向夹角θ＝37°角的斜向上的拉力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)物体在拉力作用下5s末的速度；(2)物体在拉力作用下5s内通过的位移．6．固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图7所示，重力加速度g取10m/s2.求：(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角α.参考答案课前自主学习1．a＝Fm运动学公式加速度2．重力弹力摩擦力整体法隔离法3．受力情况运动情况牛顿第二定律加速度运动学规律4．运动情况受力情况运动学公式加速度牛顿第二定律所受的力5．加速度解题方法探究例140m20m/s解析设物体的质量为m，水平拉力为F，地面对物体的支持力，摩擦力分别为FN、f.对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得F合＝F－f＝ma，由于f＝μFN，FN＝mg得a＝F－μmgm.再由运动学公式得，4s内物体的位移s＝12at2＝12F－μmgm t2＝12×4－0.5×0.4×100.4×42m＝40m.4s末物体的速度v＝at＝F－μmgm t＝4－0.5×0.4×100.4×4m/s＝20m/s.讨论交流1．运用牛顿定律解决由受力情况确定物体的运动情况大致分为以下步骤：(1)确定研究对象．(2)对确定的研究对象进行受力分析，画出物体的受力示意图．(3)建立直角坐标系，在相互垂直的方向上分别应用牛顿第二定律列式Fx＝max，Fy＝may.求得物体运动的加速度．(4)应用运动学的公式求解物体的运动学量．2．受力分析的过程中要按照一定的步骤以避免“添力”或“漏力”．一般是先场力，再接触力，然后是其他力，如一重、二弹、三摩擦、四其他．再者每一个力都会独立地产生一个加速度．但是解题过程中往往应用的是合外力所产生的合加速度．再就是牛顿第二定律是一矢量定律，要注意正方向的选择和直角坐标系的应用．变式训练154.5N20m/s60m解析由运动学知识可知：前后两段匀变速直线运动的加速度a与时间t成反比，而第二段中μmg＝ma2，加速度a2＝μg＝5m/s2，所以第一段中的加速度一定是a1＝10m/s2.再由方程Fcosθ－μ(mg－Fsinθ)＝ma1可求得：F＝54.5N 第一段的末速度和第二段的初速度相等都是最大速度，可以按第二段求得：vm＝a2t2＝20m/s又由于两段的平均速度和全过程的平均速度相等，所以有s＝vm2(t1＋t2)＝60m.例2150N解析设斜坡的倾角为θ，以汽车为研究对象，受力如图所示．已知汽车的质量m＝2.75t＝2750kg，初速度v0＝0，末速度vt＝36km/h＝10m/s.匀加速运动的位移s＝100m，根据运动学公式v2t－v20＝2as，得a＝v2t－v202s＝102－02×100m/s2＝0.5m/s2.由牛顿第二定律知，沿斜面方向有F－f－mgsinθ＝ma.其中sinθ＝5100.所以f＝F－mgsinθ－ma＝[2900－2750×(10×5100＋0.5)]N＝150N.变式训练20.88N解析设物体向上运动过程中做减速运动的加速度大小为a，以初速度方向为正方向．因为vt＝v0－at，vt＝0所以a＝v0t＝12m/s2对小球受力分析如图，由牛顿第二定律得f＋mg＝maf＝m(a－g)＝0.4×(12－9.8)N＝0.88N.变式训练3A即学即练1．AD2.D3.B4.A5．(1)6.5m/s(2)16.25m6．(1)1kg(2)30°。

第4节牛顿第二定律本节教材分析三维目标（一）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。

（二）过程与方法1、以实验为基础，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。

2、培养学生的概括能力和分析推理能力。

（三）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。

教学重点牛顿第二定律教学难点牛顿第二定律的意义教学建议高中物理新课程标准中要求学生对牛顿第二定律有一定的理解和掌握。

建议教师首先要对新标准做出自己的分析和判断，结合新标准要求，认识到，要达到该标准不仅要使学生了解牛顿第二定律的内容，更重要的是让学生认识到牛顿第二定律在现实生活中应用的重要性，以及如何利用该定律来解决实际问题，更不能忽略要在教学过程中时刻注意对学生学习能力的培养。

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、轻文字的现象。

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。

新课导入设计导入一引入新课教师活动：利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像资料。

教师提出问题，启发引导学生讨论它们的速度的变化快慢即加速度由哪些因素决定？学生活动：学生观看，讨论其可能性。

点评：通过实际问题及现象分析，激发学生学习兴趣，培养学生发现问题的能力教师活动：提出问题让学生复习回顾：l、物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？2、物体的加速度与其质量之间存在什么关系？学生活动：学生回顾思考讨论。

2017-2018学年高中物理第四章力与运动第四节牛顿第二定律检测粤教版必修1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理第四章力与运动第四节牛顿第二定律检测粤教版必修1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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第四章力与运动第四节牛顿第二定律A级抓基础1．由牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度,但是较小的力去推地面上很重的物体时,物体仍然静止,这是因为( ）A．推力比摩擦力小B．物体有加速度，但太小，不易被察觉C．物体所受推力比物体的重力小D．物体所受的合外力仍为零答案：D2．物体由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t，物体的位移为s，速度为v，则( ）A．由公式a＝错误!可知，加速度a由速度的变化量和时间决定B．由公式a＝错误!可知，加速度a由物体受到的合力和物体的质量决定C．由公式a＝错误!可知，加速度a由物体的速度和位移决定D．由公式a＝错误!可知，加速度a由物体的位移和时间决定解析：牛顿第二定律定量地给出了加速度与物体受到的合外力和物体质量的关系，因此，公式a＝错误!是加速度的决定式；而a＝错误!是加速度的定义式，公式a＝错误!和a＝错误!给我们提供了两种计算加速度的方法．答案：B3．在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时,则物体的（)A．加速度越来越大，速度越来越大B．加速度越来越小，速度越来越小C．加速度越来越大，速度越来越小D．加速度越来越小，速度越来越大解析：由牛顿第二定律可知，当物体所受合外力减小时，加速度会越来越小;由于合外力方向保持不变，加速度方向与速度方向始终相同,故速度越来越大，所以，正确选项为D.答案：D4．（多选)设想能创造一理想的没有摩擦力的环境,用一个人的力量去推一万吨巨轮,则从理论上可以说( )A．巨轮惯性太大，所以完全无法拖动B．一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度C．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过很长一段时间后才会产生一个明显的加速度D．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过很长一段时间后才会产生一个明显的速度解析：根据牛顿第二定律可知，一旦有合力，巨轮立即产生加速度,故A错误，B正确．根据牛顿第二定律a＝错误!可知，巨轮的质量很大,合力很小,则加速度很小;根据v＝at可知，要经过很长一段时间才会产生明显的速度,故C错误，D正确．答案:BD5．（多选)如下图所示，小车运动时,看到摆球悬线与竖直方向成θ角,并与小车保持相对静止，则下列说法中正确的是（)A．小车可能向右加速运动，加速度为g sin θB．小车可能向右减速运动，加速度为g tan θC．小车可能向左加速运动，加速度为g tan θD．小车可能向左减速运动，加速度为g tan θ解析:由于小球与小车间相对静止，所以小球与小车的运动状态相同，以小球为对象，小球受力如图所示,根据牛顿第二定律可知，小球所受合外力的方向沿水平方向．因为F＝mg tan θ，所以a＝错误!＝g tan θ，a与F方向相同,水平向左．故小车应向左做加速运动，或者向右做减速运动，加速度大小为g tan θ。

2019-2020年高中物理 4.4牛顿第二定律2教案粤教版必修1一、教学目标1、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．2、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。

2．培养学生的概括能力和分析推理能力．3、通过应用让学生总结体会牛顿第二定律的特性。

3、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．二、教学内容剖析1、本节课的地位和作用：牛顿第二定律是动力学的核心规律，是高一教材的重点和中心内容，在高中物理力学部分占有很重要的地位，因而理解牛顿第二定律就显的特别关键。

通过本节的学习，学生明确认识了牛顿第二定律的物理意义，而对物体惯性应有更深入的认识，这就是说，应当使学生认识到，惯性不仅表现在物体保持静止或匀速直线运动的状态上，也表现在物体改变运动状态的难易程度上，要引导学生在这两个意义上来理解质量是物体惯性大小的量度。

2、本节课教学重点：牛顿第二定律的特点3、本节课教学难点：1．牛顿第二定律的理解．2．理解k＝1时，F=ma．三、教学思路与方法在学生已有的实验结论的基础上，探究出牛顿第二定律，理解牛顿第二定律，应用牛顿第二定律解决实际问题的方法。

通过上一节的学习，学生已初步掌握了力与质量、加速度三者的关系，本节要定量地给出加速度与力、质量的关系，这里有个难点是F=kma中的k，把k确定是学生学习的障碍。

四、教学准备牛顿第二定律的幻灯片五、课堂教学设计视野拓展《牛顿第一定律》学习问答1、惯性就是惯性定律吗？答：不是。

惯性是物体本身的固有属性，与物体是否受外力作用无关，即与外界条件变化无关；惯性定律则是一条客观的物理规律，它反映了物体不受外力作用时的运动规律。

牛顿第二定律-粤教版必修一教案一、教学目标1.理解牛顿第二定律的概念和基本表述；2.掌握牛顿第二定律的定性描述；3.学会运用牛顿第二定律计算物体在直线运动中的加速度、力的大小等物理量；4.培养学生对物理学的兴趣和探究能力。

二、教学内容牛顿第二定律三、教学重点1.牛顿第二定律的基本概念和表述；2.牛顿第二定律的定性描述；3.运用牛顿第二定律计算物体在直线运动中的加速度、力的大小等物理量。

四、教学难点运用牛顿第二定律计算物体在直线运动中的加速度、力的大小等物理量。

五、教学方法1.讲授法2.示范法3.问答交流法4.研究式教学法1. 导入环节直观地向学生展示在不同坡度的斜面上放置不同质量的物体时，这些物体受到的力的变化，让学生产生探究物体运动的兴趣。

2. 观察实验1.把力计固定起来，实验物体用细线和轻的无空气阻力的轮和同轴，如图所示。

2.把物体拉到一定距离后放响，通过力计读取该物体受到的拉力，同时用时钟记录物体滑动的时间；不同物体可以把拉力加大，较重的物体在拉力相等的情况下，_________在轮轴上滑动的加速度小。

3.比较实验得出的数据，得出牛顿第二定律的“第二种形式”。

3. 教材讲授根据教材内容，向学生介绍牛顿第二定律的概念和表述，以及定性描述，让学生理解物体运动状态的变化和原因。

4. 实践操作教师通过提问或者实验的方式，让学生运用牛顿第二定律计算物体在直线运动中的加速度、力的大小等物理量。

5. 巩固练习1.让学生自行完成习题课时的练习，巩固所学知识。

2.教师根据学生掌握程度进行巩固讲解和补充。

6. 课堂总结教师对本节课所学内容进行总结，帮助学生将所学内容整理和梳理，理清知识结构。

本节课采用了教材讲授、实践操作等多种教学方法，充分调动学生的学习兴趣和参与度。

针对牛顿第二定律的计算难点，通过问答交流法和研究式教学法激发学生学习兴趣，使学生对物理学产生兴趣，更好地理解和掌握所学知识。