人教高中物理必修一学案:4.3 牛顿第二定律
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【精品教案】高中物理(人教版)必修一优秀教案--4.3《牛顿第二定律》精品教案必修一 4.3 牛顿第二定律 (教案)一、教材分析教科书将牛顿第二定律的探究试验和公式表达分成了两节内容,目的在于加强试验探究和突出牛顿第二定律在力学的重要地位。
牛顿第二定律的首要价值是确立了力与运动之间的直接关系,即因果关系。
本节内容是在上节实验的基础上,通过分析说明,提出了牛顿第二定律的具体内容表述,得到了牛顿第二定律的数学表达式。
教科书突出了牛顿的单位1牛顿的物理意义,并在最后通过两个例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路。
它们也是学习理解牛顿第二定律的基本组成部分。
二、教学目标(一)知识与技能1.理解牛顿第二定律一般表达的含义2.知道物体运动的加速度方向与合外力方向一致3.会用牛顿第二定律解决一些与生产和生活相关的实际问题。
4.会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题(二)过程与方法1. 掌握课程题解决的思维程序步骤→发现问题→形成→建立→检验→评价发展2.培养学生的创造性思维过程以及的观察、分析和概括能力;(三)情感、态度与价值观1.使学生形成愿意与他人合作学习的意识。
有将自己的见解与他人交流的愿望。
2.培养学生的创造态度、实事求是的科学态度以及勇于修正错误的健康心理、具有团队精神三、教学重点难点重点:牛顿第二定律的应用难点:牛顿运动定律的意义四、学情分析学生已初步掌握物体的运动规律,初步了解物体间的相互作用,知道了力、加速度、质量的关系。
学生潜在的疑问:力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系?说明:学生的这个疑问是打破旧的知识体系的必然要求,同时是构建新的知识体系的重要前提。
五、教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。
六、课前准备1.学生的学习准备:预习学案,预习课本,找出力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系?2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
3.教学环境的设计和布置。
牛顿第二定律【教学设计】牛顿第二定律是动力学部分的核心内容,它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化率,即加速度与它所受外力的关系,以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系;况且此定律是联系运动学与力学的桥梁,它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻,所以本节课的教学对力学是至关重要的。
本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容,关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解,全面掌握牛顿第二定律,会应用牛顿第二定律解决有关问题。
【教学重点】牛顿第二定律应用【教学难点】牛顿第二定律的意义【课时安排】1课时【教学目标】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.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。
三、情感态度与价值观渗透物理学研究方法的教育,体验物理方法的魅力。
【教学过程】导入新课情景导入多媒体播放刘翔在国际比赛中的画面。
图4-3-1.图4-3-1边播放边介绍:短跑运动员在起跑时的好坏,对于取得好成绩十分关键,因此,发令枪响必须奋力蹬地,发挥自己的最大体能,以获得最大的加速度,在最短的时间内达到最大的运动速度。
我们学习了本节内容后就会知道,运动员是怎样获得最大加速度的。
复习导入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,并讨论上节课的实验过程和实验结果。
问题: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? 推进新课 一、牛顿第二定律为了培养学生自主学习的能力,让学生带着以下几个问题阅读课本75页的内容: 1.牛顿第二定律的内容是怎样表述的?2.它的比例式如何表示,式中各符号表示什么?3.式中各物理量的单位是什么,其中力的单位“牛顿”是怎样定义的? 学生用3—5分钟阅读结束后,让学生回答以上几个问题:明确:1.内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
牛顿运动定理的应用教学设计一、设计思想本节是必修1第4章的牛顿第二定律之后的一节应用型习题课,应该充分体现出对牛顿第二定律的应用价值。
学生在掌握牛顿第二定律前提下,结合匀变速直线运动知识,进一步提高学生解题能力,同时突出物理知识在汽车行驶安全中的应用,对学生进行行车行驶中的安全教育。
这节课将设计4个讨论题,要学生研究为什么要保持车距?为什么不要酒后开车?为什么不要超速等问题,结合匀速直线运动和匀变速直线运动规律和牛顿第二定律分析均可得到合理解释。
教学过程中不单应用匀变速直线运动的规律分析问题,解决问题。
更重要的对学生进行了安全教育,形成正确的价值观,人生观。
二、教学目标1. 知识和技能能利用牛顿第二定律解决问题,并通过题目反馈到汽车安全行驶中2. 过程与方法在探究问题的过程中,要培养学生良好的分析问题、处理问题的习惯:3. 情感态度与价值观培养学生尊重实际的态度,树立辨证唯物主义观点,培养学生树立牢固的安全意识,关爱生命。
4.德育目标培养学生严谨认真、实事求是的实验品质,关爱生命。
文明行车三、重点和难点1. 重点:培养学生应用匀变速直线运动规律分析问题、解决问题的能力2. 难点:汽车安全行驶常识。
四、教学过程1. 导入新课学生观看汽车行驶视频,初步了解不安全因素。
老师:同学们刚才观看视频之后?有何感想?学生:惊心动魄,车祸,……..教师:为什么会出现这么惨厉的车祸?学生:超速,酒驾,疲劳驾驶,超载…….老师:你能应用学习过的方法来解释这些因素造成了悲剧的发生吗?好今天我们和大家一起讨论这些问题2. 新课内容讨论一:质量为8⨯103千克的汽车,在水平的公路上沿直线行驶,汽车的牵引力为1.45⨯104N,所受阻力为2.5⨯103N.求:汽车前进时的加速度?学生讨论:首先讨论好的学生上黑板展示,点评。
思考:如果汽车的质量增加,加速度会怎样?讨论二:质量为8⨯103千克的汽车,以 10m/s的速度在水平的公路上沿直线行驶,关闭发动机,在2.0 ⨯103N的制动力下滑行,求:汽车前进时的加速度和滑行的距离?学生讨论:首先讨论好的学生上黑板展示,点评。
人教版《物理》(必修一)4.3 牛顿第二定律【教材分析】本章教科书将牛顿第二定律的探究实验和公式表达式分成两节内容,目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。
牛顿第二定律的首要价值应该是确立了力与运动之间的直接关系,即因果关系。
如知道了物体的受力情况,物体的运动状态及其变化就完全确定了。
这应该是人类在认识自然过程中取得的重要思想成就。
本节内容首先在上节课实验的基础上,通过分析说明,提出了牛顿第二定律的具体内容表述,得出牛顿第二定律的数学表达式。
其中蕴含有丰富的知识与技能、过程与方法性目标。
教科书突出了力的单位1N的物理意义,它是为后面学习单位制的内容准备的。
引导学生进行必要的讨论。
本节最后通过两个例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路,它们也是学习、理解牛顿第二定律的基本组成部分。
【教学目标】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和相互关系。
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.认识由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
三、情感态度与价值观渗透物理学研究方法的教育,体验物理方法的魅力。
【教学重难点】教学重点:牛顿第二定律的由来及应用。
教学难点:牛顿第二定律的理解。
【教学方法】1.启发引导、合作交流。
2.通过实例的分析、强化训练,使学生理解牛顿第二定律的意义。
【课时安排】 2课时,本教案为第1课时。
新课教学a具有什么样的特别关系么?三、对牛顿第二定律的理解(1)因果性:力是产生加速度的原因。
(2)同体性:是指F、m、a是对于同一个物体而言的。
(3)瞬时性:是指F 和a 时刻对应:同时产生、同时变化、同时消失。
(4)矢量性:是指加速度的方向取决于合外力的方向。
(5)独立性:是指每个力各自独立地使物体产生一个加速度,合力的加速度即是这些加速度的矢量和。
§4.3 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。
【学习重点】牛顿第二定律的理解【学习难点】牛顿第二定律的理解与应用 【学习流程】物体的加速度跟作用力成 ,跟物体的质量成 .加速度的方向跟合外力的方向_______.2.牛顿第二定律的数学表达式:ma F mF a ∝∴∝写成等式为kma F = 比例常数k 与式中物理量单位的选取有关,若各量的单位均用国际单位制中单位,则1=k .即ma F =说明:当物体受到几个力的作用时, F 代表的是_______. 牛顿第二定律一般的表述是:物体的加速度跟所受的_______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_______..量是1kg 的物体产生1m/s 2的加速度,那么根据F=ma=1kg×1m/s 2=1kg·m/s 2,我们把这个力叫做“一个单位的力”,也称为1牛顿(N ).1N=1kg·m/s 2.思考:试证明重力加速度g 的两个单位“N/kg ”与“m/s 2”是等效的(1)同体性:是指合F 、m 和a 都是对于同一个物体而言的.如果研究对象是几个物体,则m 为几个物体的质量和,a 为研究对象在合力F 合作用下产生的加速度.(2)矢量性:F 合=ma 是矢量式,即在力的方向产生加速度,合外力方向即是加速度方向.因此,知道了合外力的方向,就可以确定加速度的方向;反之,如知道了物体运动的加速度的方向,也就可以确定这个物体所受到的合外力的方向(3)瞬时性:牛顿第二定律描述力的瞬时作用效果——产生加速度.物体什么时候开始受到合外力的作用,物体就从什么时候开始产生加速度;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;力的大小或方向发生了变化,加速度的大小或方向也就同时发生变化;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.(4)独立性:是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度,与物体是否受其他力的作用无关,我们常称之为力的独立作用原理.合力的加速度即是这些加速度的矢量和.思考1.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物体的质量成正比,与物体的加速度成反比; B .由m =F /a 可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比; C .由a =F /m 可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比;D .由m =F /a 可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得。
第四章牛顿运动定律
§4.3-2 牛顿第二定律
1、认真阅读教材《牛顿第二定律》,完成《练习册》自主预习。
【问题探究】
一、复习回顾
问题1:回忆与加速度相关的知识(包括公式)?
问题2:物体的加速度由什么决定?列举生活中物体作加速运动的事例,分析它为什么能作加速运动,加速度由哪些因素决定?
问题3:a与f、m三个物理之间是什么关系,三个物理间的关系用什么方法来探究?
问题4:你能否设计一个实验来探究a与f、m之间的关系并得出结论?(给器材)
问题5:牛顿第二定律的内容是什么,对牛顿第二定律的理解我们应注意些什么问题?
问题6:说一说用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤?
【课堂巩固】
例1 下面说法正确的是()
A.物体速度为零时,合外力一定为零
B.物体合外力为零时,速度一定为零
C.物体合外力减小时,速度一定减小
D.物体合外力减小时,加速度一定减小
例2 一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2N和6N,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为:()
A.1m/s2
B.2m/s2
C.3m/s2
D.4m/s2
【课堂小结】(通过本节课的学习,你有什么收获与疑问?)
【课后作业】
课后P784、5题。
学案牛顿第二定律[学习目标]1.知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.2.知道国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.能应用牛顿第二定律解决简单的实际问题.[自主学习]一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成,跟它的质量成,加速度的方向跟作用力的方向.2.表达式:F=,式中k是比例系数,F是物体所受的,当物理量的单位都使用国际单位时F=.二、力的单位1.力的国际单位是,简称牛,符号为.2.“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1 N,即1N= .[课堂探究]一、牛顿第二定律[问题设计]由上一节的探究我们已经知道当小车的质量不变时,小车的加速度与它所受的力成正,那么小比,即a∝F,当小车所受的力不变时,小车的加速度与它的质量成反比,即a∝1m车的加速度a、小车的质量m以及小车所受的力F的关系是怎样的?小结:[延伸思考]在地面上,停着一辆卡车,你使出全部力气也不能使卡车做加速运动,这与牛顿第二定律矛盾吗?为什么?二、牛顿第二定律的简单应用例1:看书本75页《例题1》和《例题2》及《科学漫步》。
例2:如图1所示,一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平力F=20 N拉物体由A 点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止.图1求:(g=10 m/s2)(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小;(2)撤去拉力时物体的速度大小;(3)撤去拉力F后物体运动的距离.例3如图2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2小结:[当堂训练]1.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2.初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,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3.如图3所示,两个人同时用大小分别为F1=120 N、F2=80 N的水平力拉放在水平光滑地面的小车,如果小车的质量m=20 kg,则小车的加速度() 图3 A.方向向左,大小为10 m/s2B.方向向左,大小为2 m/s2C.方向向右,大小为10 m/s2D.方向向右,大小为2 m/s24.书本78页《问题与练习》4、5题5、如图4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).(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?图4(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度是多大?[课后练习]1.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A.物体加速度的大小跟它的质量、受到的合力无关B.物体所受合外力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C.物体加速度的大小跟它所受的作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合外力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比2.(多选)在牛顿第二定律的表达式F=kma中,有关比例系数k的下列说法中正确的是()A.k的数值由质量、加速度和力的数值决定B.k的数值由质量、加速度和力的单位决定C.在国际单位制中,k等于1D.在任何情况下k都等于13.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为()A .牛顿第二定律不适用于静止的物体B .桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到C .推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值D .桌子所受的合力为零,加速度为零4.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力F ,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 .由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零5.如图1所示,长木板A 的右端与桌边相齐,木板与桌面间的动摩擦因数为μ,今用一水平恒力F 将A 推出桌边,在长木板开始翻转之前,木板的加速度大小将会( )A .逐渐减小B .逐渐增大C .不变D .先减小后增大图16.如图2所示,位于水平地面上的质量为M 的小木块,在大小为F 、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为( ) 图2A.F MB.F cos αMC.F cos α-μMg MD.F cos α-μ(Mg -F sin α)M7. (多选)在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球,弹簧处于自然长度,如图3所示,当旅客看到弹簧的长度变长时,对车厢运动状态的判断可能的是( )A .车厢向右运动,速度在增大 图3B .车厢向右运动,速度在减小C .车厢向左运动,速度在增大D .车厢向左运动,速度在减小8.如图4所示,在沿平直轨道行驶的车厢内,有一轻绳的上端固定在车厢的顶部,下端拴一小球,当小球相对车厢静止时,悬线与竖直方向夹角为θ,则下列关于车厢的运动情况正确的是()A.车厢加速度大小为g tan θ,方向沿水平向左图4B.车厢加速度大小为g tan θ,方向沿水平向右C.车厢加速度大小为g sin θ,方向沿水平向左D.车厢加速度大小为g sin θ,方向沿水平向右9.一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F、方向如图5所示的力去推它,使它以加速度a向右运动.若保持力的方向不变而增大力的大小,则() 图5 A.a变大B.a不变C.a变小D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势10.如图6所示,一小球从空中自由落下,当它与正下方的轻弹簧刚开始接触时,它将()A.立即被反弹上来B.立即开始做减速运动图6 C.立即停止运动D.继续做加速运动11.质量为m的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a′,则() A.a′=a B.a′<2aC.a′>2a D.a′=2a12.如图7所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进.突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是()A.m g2-a2B.ma 图7 C.m g2+a2D.m(g+a)13.将质量为0.5 kg的小球,以30 m/s的速度竖直上抛,经过2.5 s小球到达最高点(取g=10 m/s2).求:(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力;(2)小球在最高点时的加速度大小;(3)若空气阻力不变,小球下落时的加速度为多大?14.(1)如图8所示,一个物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,倾角θ=30°,斜面静止不动,重力加速度g=10 m/s2.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?图8。
第3节 牛顿第二定律一、牛顿第二定律及其表达式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 ,k 是比例系数,F 是物体所受的合力。
『判一判』(1)物体的加速度与物体受到的作用力成正比,与物体的质量成反比。
(√)(2)地面上的木箱用10 N 的推力没推动,说明牛顿第二定律是错误的。
(×)(3)物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力的大小决定,与物体的速度大小无关。
(√)(4)物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定,与速度方向无关。
(√) 二、力的单位 1.比例系数k 的意义:F =kma 中k 的数值由F 、m 、a 三个物理量的单位共同决定,若三量都取国际单位,则k =1,所以牛顿第二定律的表达式可写成F =ma 。
2.力的单位:牛顿,符号是N 。
3.1 N 的物理意义:使质量为1 kg 的物体产生1 m/s 2的加速度的力,称为1 N ,即1 N =1__kg·m/s 2。
『判一判』(1)比例式F=kma中的k一定为1。
(×)(2)公式F=ma中,F、m、a的单位分别是牛顿、千克、米每二次方秒。
(√)(3)国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是N。
(√)(4)两单位N/kg和m/s2是等价的。
(√)探究对牛顿第二定律的理解■情境导入你了解赛车吗?如图所示是一辆方程式赛车,车身结构一般采用碳纤维等材料进行轻量化设计,比一般小汽车的质量小得多,而且还安装了功率很大的发动机,可以在4~5 s的时间内从静止加速到100 km/h。
你知道为什么要使赛车具备质量小、功率大两个特点吗?『答案』赛车的质量小,赛车的运动状态容易改变;功率大,可以为赛车提供较大的动力。
因此,这两大特点可以使赛车提速非常快(加速度大)。
■归纳拓展1.牛顿第二定律的五个性质(1)因果性:力是使物体产生加速度的原因(2)矢量性:F=ma是一个矢量式,应用时应先规定正方向。
第四章牛顿运动定律第三节牛顿第二定律三维目标知识与技能1.掌握牛顿第二定律的内容和数学表达式。
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。
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,体会科学探索的方法和科学探索需要付出艰辛勇气。
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1.引导学生对F = ma进行分析。
2.运用牛顿第二定律F = ma解决问题。
教学难点1.牛顿第二定律的理解。
2.理解k=1时,F=ma。
教具准备多媒体设备,多媒体课件课时安排一课时[提问引入]上节课我们通过实验探究了加速度和力、质量的关系,这个关系是什么呢?[讲解]物体的加速度与所受的力成正比,与物体的质量成反比。
科学家们通过大量的实验都得到同样的结论。
由此我们可以把它总结成一般性的规律:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
这就是牛顿第二定律。
用公式可以表达为a ∝ F/m[提问]如果要把上式写为等式,应如何表达呢?[讲解]写成等式,应该加入比例常数,用k 表示,则F=kma力的单位[讲解]在国际单位制单位中,力的单位是牛顿,那么“牛顿”是如何定义的呢?在牛顿第二定律中,如果比例系数 k 取1的话,表达式就是F = ma ,当质量是m=1kg 的物体在某个力的作用下获得加速度a=1 m/s 2,由公式F= ma 我们知道这个力的大小就是F=ma=1kg ×1m/s 2=1kg ∙m/s 2,后人为了纪念牛顿,就称这个单位为“牛顿”,用“N ”表示。
所以如果比例系数取1的话,力(F ),质量(m),加速度(a )的单位就是国际单位制单位,分别为牛顿,千克和米每二次方秒。
4.3牛顿第二定律课题 4.3牛顿第二定律设计教师授课教师时间课型新授课课时教学目标一、知识与能力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.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.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.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.重点难点重点:1.牛顿第二定律的实验过程;2.牛顿第二定律。
难点:牛顿第二定律的意义。
教法探究、讨论、讲授教具教学过程设计教材处理师生活动[引入新课]首先课前小考,考察运动学公式,复习旧知为这节课做准备。
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.教学过程设计教材处理师生活动师: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?二、进行新课一、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∝F/m师:如何把以上式子写成等式?生:需要引入比例常数ka=kF/m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。
§4.3 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。
【学习重点】牛顿第二定律的理解
【学习难点】牛顿第二定律的理解与应用
【学习流程】
物体的加速度跟作用力成 ,跟物体的质量成 .加速度的方向跟合外力的方向_______.
2.牛顿第二定律的数学表达式:
ma F m
F a ∝∴∝ 写成等式为kma F = 比例常数k 与式中物理量单位的选取有关,若各量的单位均用国际单位制中单位,则1=k .即ma F =
说明:当物体受到几个力的作用时, F 代表的是_______.
牛顿第二定律一般的表述是:
物体的加速度跟所受的_______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_______. .
量是1kg 的物体产生1m/s 2的加速度,那么根据F=ma=1kg×1m/s 2=1kg·m/s 2,我们把这个力叫做“一个单位的力”,也称为1牛顿(N ).1N=1kg·m/s 2.
思考:试证明重力加速度g 的两个单位“N/kg ”与“m/s 2”是等效的
(1)同体性:是指合F 、m 和a 都是对于同一个物体而言的.如果研究对象是几个物体,则
m 为几个物体的质量和,a 为研究对象在合力F 合作用下产生的加速度.
(2)矢量性:F 合=ma 是矢量式,即在力的方向产生加速度,合外力方向即是加速度方向.因
此,知道了合外力的方向,就可以确定加速度的方向;反之,如知道了物体
运动的加速度的方向,也就可以确定这个物体所受到的合外力的方向
(3)瞬时性:牛顿第二定律描述力的瞬时作用效果——产生加速度.物体什么时候开始受
到合外力的作用,物体就从什么时候开始产生加速度;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;力的大小或方向发生了变
化,加速度的大小或方向也就同时发生变化;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.
(4)独立性:是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度,与物体是否受其
他力的作用无关,我们常称之为力的独立作用原理.合力的加速度即是这些
加速度的矢量和.
思考1.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物体的质量成正比,与物体的加速度成反比;
B .由m =F /a 可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比;
C .由a =F /m 可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比;
D .由m =F /a 可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得。
思考2.关于速度、加速度和合外力之间的关系,下述说法正确的是()
A.做匀变速直线运动的物体,它所受合外力是恒定不变的
B.做变速直线运动的物体,它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上
C.物体受到的合外力增大时,物体的运动速度一定加快
D.物体所受合外力为零时,一定处于静止状态
思考3.在光滑的水平桌面上,有一个静止的物体,给物体施以水平作用力,在力作用到物体上的瞬间,则()
A.物体同时具有加速度和速度 B.物体立即获得加速度,速度仍为零
C.物体立即获得速度,加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零
当达到20m/s的速度时关闭发动机,经过50s停了下来。
汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的
加速度是多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
小结:用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤:
(1)确定研究对象
(2)进行受力分析和运动状态分析,画出受力的示意图
(3)建立坐标系,即选取正方向,根据定律列方程
(4)统一已知量单位,代值求解
(5)检查所得结果是否符合实际,舍去不合理的解
例题2.光滑水平桌面上有一个物体,质量是2kg,受到互成1200角的两个水平方向的
力 F1和 F2的作用,两个力的大小都是10 N 。
这个物体的加速度是多大?
例题3.如图所示,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起
方向370,球和车厢相对静止,球的质量为1kg 。
(g=10 m/s 2,sin 370 =0.6,cos 370 =0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。
【反馈评学】
1.在牛顿第二定律公式F =kma 中,有关比例常数k 的说法正确的是:( )
A .在任何情况下都等于1
B .k 值是由质量、加速度和力的大小决定的
C .k 值是由质量、加速度和力的单位决定的
D .在国际单位制中,k 的数值一定等于1
2.竖直向上飞行的子弹,达到最高点后又返回原地,假设整个过程中,子弹所受阻力大小
与速度的大小成正比,则整个运动过程中,加速度的变化是 ( )
A .始终变小
B .始终变大
C .先变小后变大
D .先变大后变小
3.如图所示,粗糙水平面上的物体在水平拉力F 作用下做匀加速直线运动,现使F 不断减小,则在滑动过程中 ( )
A .物体的加速度不断减小,速度不断增大
B .物体的加速度不断增大,速度不断减小
C .物体的加速度先变大再变小,速度先变小再增大
D .物体的加速度先变小再变大,速度先变大再减小
4.水平地面上放一物体,用4N 的水平力可使物体获得1.5m/s 2
的水平加速度;用5N 的水
平力可使该物体获得2m/s 2水平加速度.求:(取g =10m/s 2)
(1)用6N 的水平拉力可以使该物体获得多大的水平加速度?
(2)此物与地面的动摩擦因数为多大?
5.如图所示,位于水平面上质量为m 的小车,在大小为F 、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速直线运动。
若小车与地面间的动摩擦因数为μ,求小车的加速度。