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共1课时
3 牛顿第二定律 高中物理 人教2003课标版 1教学目标(一) 知识与技能 1. 渗透物理学研究方法的教育 学生在上一节课已经通过实验：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；牛顿第二定理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，即理解个物理量和公式的内涵和外延。因此在课堂上要通过多种方法创设情景，为学生学习创设情景。 3重点难点★教学重点 牛顿第二定律 ★教学难点 牛顿第二定律的应用 4教学过程 4.1 第一学时 教学活动 活动1【活动】教学设计 活动2【导入】牛顿第二定律牛顿第一定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因即产生加速度的原因，加速度同时又与物体的质量有关。上一节课的探究实验我们已经看到，小车的加速度可能与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比。大量实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。 活动3【讲授】牛顿第二定律一、牛顿第二定律： 【定义】：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。 比例式： 或 。 等式： 其中k是比例系数。（公式中的F是合外力，而ma是作用效果，不要看成力，它们只是大小相等） 力的单位 K是比例常数，那k应该是多少呢？ 这里要指出的是，在17世纪，人类已经有了一些基本物理量的计量标准，但还没有规定多大的力为一个单位力，当然也没有力的单位牛顿。科学家们在做与力有关的实验时并没有准确计算力的大小，利用的仅仅是简单的倍数关系。比如当挂一个钩码时，质量为1kg的小车产生大小为2m/s2的加速度，当挂两个钩码时，此时小车受力是第一次的两倍，实验结果是小车产生大小为4m/s2的加速度，由此可以得出物体的加速度与所受的合外力成正比（因为还没有规定一个单位的力是多大，所以你也无法知道一个钩码是几个单位的力。比如只有当我们规定了多长的距离为一个单位长度（1m）后才能知道一根棒有几个单位长度即几米。）。 由于单位力的大小还没有规定，所以k的选择有一定的任意性，只要是常数，它就能正确表示F与m、a之间的比例关系。（或者反过来讲，如果我们当时已经规定了力的单位为N，并且规定一个钩码的重量为1N，那么公式中的k就不具有随意性。在计算时质量的单位用kg，加速度的单位用m/s2，当F m a三者都取值为单位1时有：1N=k*1kg*1m/s2 而我们知道1kg*1m/s2表示使质量为1kg的物体产生1m/s2的力，对照上例应该是半个钩码，那k 就应该等于2。如果当时规定两个钩码重量为1N时，那k应该是4。而当规定半个钩码重为1N时，k就是1了。所以由于没有规定1N的力是多大，k的值任意的，只要常数就行。 既然k是任意取的，那取1将会使公式最简便。当k值取定后，力的单位理所当然也定下来了：一个单位力=1*1kg*1m/s2，即规定了1N的力是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力。用手托住两个鸡蛋大约就是1N。 从上可知力的单位是kg*m/s2，后来为了纪念牛顿，把kg*m/s2称做“牛顿”，用N表示。 二．对牛顿第二定律注意 1、、同体性：加速度和合外力(还有质量)都是对同一物体的，所以解题时一定把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 2、矢量性：加速度与合力的方向相同 3、瞬时性：表达式F=ma是对运动过程的每一瞬间都成立，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。 4、独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立产生与其对应的加速度。但物体实际表现出来的加速度是物体各力产生的加速度矢量叠加的结果。 三．牛顿第二定律的简单应用 例1、一物体质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体，则 物体产生的加速度是多大？2S后物体的速度是多少？ 解：（1）受力分析知：物体所受的合外力为F1=2N，则根据公式 有 ；从0时刻开始做初速度为0，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，据 得2S末速度为4m/s。 （2）3S末加上F2后，物体所受的合外力为0，则据 有加速度为0；从3S末开始物体做匀速直线运动，4S末速度是6m/s。 例2 一个物体质量是2kg，受到互成1200角的两个力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 的共同作用，这个物体产生的加速度是多大？ 解1：直接求F1和的F2合力，然后用牛顿第二定律求加速度。 由平行四边形定则可知， F1、 F2、F合 构成了一个等边三角形，故 F合 =10 N a = F合 /m =10/2 m/s2= 5 m/s2 加速度的方向和合力方向相同 解2：正交分解求合力 总结：用牛顿第二定律解题的方法和步骤 1、明确研究对象（隔离或整体） 2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图 3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合 4、列方程求解 ①物体受两个力： 合成法 ②物体受多个力： 正交分解法(沿运动方向和垂直于运动方向分解) 活动4【练习】牛顿第二定律下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形式的理解，正确的是（ CD ） A、由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成正比 B、由m=F/a可知，物体的质量与其所受合力成正比，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合力正比，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的合力求出 3 牛顿第二定律 课时设计 课堂实录3 牛顿第二定律 1第一学时 教学活动 活动1【活动】教学设计 活动2【导入】牛顿第二定律牛顿第一定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因即产生加速度的原因，加速度同时又与物体的质量有关。上一节课的探究实验我们已经看到，小车的加速度可能与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比。大量实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。 活动3【讲授】牛顿第二定律一、牛顿第二定律： 【定义】：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。 比例式： 或 。 等式： 其中k是比例系数。（公式中的F是合外力，而ma是作用效果，不要看成力，它们只是大小相等） 力的单位 K是比例常数，那k应该是多少呢？ 这里要指出的是，在17世纪，人类已经有了一些基本物理量的计量标准，但还没有规定多大的力为一个单位力，当然也没有力的单位牛顿。科学家们在做与力有关的实验时并没有准确计算力的大小，利用的仅仅是简单的倍数关系。比如当挂一个钩码时，质量为1kg的小车产生大小为2m/s2的加速度，当挂两个钩码时，此时小车受力是第一次的两倍，实验结果是小车产生大小为4m/s2的加速度，由此可以得出物体的加速度与所受的合外力成正比（因为还没有规定一个单位的力是多大，所以你也无法知道一个钩码是几个单位的力。比如只有当我们规定了多长的距离为一个单位长度（1m）后才能知道一根棒有几个单位长度即几米。）。 由于单位力的大小还没有规定，所以k的选择有一定的任意性，只要是常数，它就能正确表示F与m、a之间的比例关系。（或者反过来讲，如果我们当时已经规定了力的单位为N，并且规定一个钩码的重量为1N，那么公式中的k就不具有随意性。在计算时质量的单位用kg，加速度的单位用m/s2，当F m a三者都取值为单位1时有：1N=k*1kg*1m/s2 而我们知道1kg*1m/s2表示使质量为1kg的物体产生1m/s2的力，对照上例应该是半个钩码，那k 就应该等于2。如果当时规定两个钩码重量为1N时，那k应该是4。而当规定半个钩码重为1N时，k就是1了。所以由于没有规定1N的力是多大，k的值任意的，只要常数就行。 既然k是任意取的，那取1将会使公式最简便。当k值取定后，力的单位理所当然也定下来了：一个单位力=1*1kg*1m/s2，即规定了1N的力是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力。用手托住两个鸡蛋大约就是1N。 从上可知力的单位是kg*m/s2，后来为了纪念牛顿，把kg*m/s2称做“牛顿”，用N表示。 二．对牛顿第二定律注意 1、、同体性：加速度和合外力(还有质量)都是对同一物体的，所以解题时一定把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 2、矢量性：加速度与合力的方向相同 3、瞬时性：表达式F=ma是对运动过程的每一瞬间都成立，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。 4、独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立产生与其对应的加速度。但物体实际表现出来的加速度是物体各力产生的加速度矢量叠加的结果。 三．牛顿第二定律的简单应用 例1、一物体质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体，则 物体产生的加速度是多大？2S后物体的速度是多少？ 解：（1）受力分析知：物体所受的合外力为F1=2N，则根据公式 有 ；从0时刻开始做初速度为0，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，据 得2S末速度为4m/s。 （2）3S末加上F2后，物体所受的合外力为0，则据 有加速度为0；从3S末开始物体做匀速直线运动，4S末速度是6m/s。 例2 一个物体质量是2kg，受到互成1200角的两个力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 的共同作用，这个物体产生的加速度是多大？ 解1：直接求F1和的F2合力，然后用牛顿第二定律求加速度。 由平行四边形定则可知， F1、 F2、F合 构成了一个等边三角形，故 F合 =10 N a = F合 /m =10/2 m/s2= 5 m/s2 加速度的方向和合力方向相同 解2：正交分解求合力 总结：用牛顿第二定律解题的方法和步骤 1、明确研究对象（隔离或整体） 2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图 3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合 4、列方程求解 ①物体受两个力： 合成法 ②物体受多个力： 正交分解法(沿运动方向和垂直于运动方向分解) 活动4【练习】牛顿第二定律下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形式的理解，正确的是（ CD ） A、由F＝ma可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成正比 B、由m=F/a可知，物体的质量与其所受合力成正比，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合力正比，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的合力求出 Tags：牛顿,第二,定律,优秀,课稿
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