1、第四章牛顿运动定律第四节牛顿第二定律一、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，
2、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k1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
3、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、 课堂教学设计教学环节教学内容（详细的内容）师生互动（重互动，详写）设计意图（体现新课标理念）备注引入上节实验结论：（1）对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比。（2）对受到作用力相同的物体来说，物体的加速度跟物体的质量成反比。 师：上节实验得出什么结论？生：根据上节实验得出：（1）对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比。（2）对受到作用力相同的物体来说，物体的加速度跟物体的质量
4、成反比。师：由上面的结果可以看出：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。那么，能否用一个简单的数学公式表示出来呢？我们来看上节的实验。第一步是验证加速度与力的关系，要保持滑块的质量不变，改变拉力F，可得到在不同拉力F作用时滑块的速度及获得该速度所用的时间，并同时计算对应的力及加速度。用电脑Excel作图；将会得到什么样的图象？第二步是验证加速度与滑块质量的关系，要保持砝码不变，改变滑块的质量，可得到在不同滑块质量时滑块的速度及获得该速度所用的时间，并同时计算对应的质量及加速度。用电脑Excel作图。将会得到什么样的图象？（讲明方法后，让学生自己做实验，发现问题。）生1：发现当质量不变
5、时，加速度与力成正比，图象是一条过原点的直线；所以，aF生2：发现当砝码质量不变时,加速度与小车质量成反比，图象也是一条过原点的直线。所以，a复习上节内容，引入本节内容，便于新课的展开。并从实验中推得结论，培养学生的动手操作能力，并学习自己探讨问题。牛顿第二定律牛顿第二定律内容：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。（1）将上式改写成等式：F=kma 则上式简化为：F=ma（2）国际单位： F合力：牛;质量m:千克 加速度a:m/s2师：从上面的结论中，我们可以得到这样的一个结论a。师：这就是牛顿第二定律的公式。 牛顿第二定律内容：物体的加速度
6、跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。师：我们可以把公式写成F=kma，其中k为比例常数。如果我们选择合适的单位可以使公式得到简化。在国际单位制中力的单位是这样规定的：使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N。如果我们都用国际单位，则可以看出：k=1则上式简化为：F=ma师：在国际单位中，合力F的单位是牛；质量m的单位是千克；加速度a的单位是m/s2，即1N=1kgm/s2 物理知识中饱含“美”的因素，当我们为了运算的方便，令，因此，物理教学过程正是将物理学所蕴藏的“美”充分地显露出来，并变为物理教学美的过程，从而使物理教学具有感召力，有利于激发
7、和调动学生学习物理的积极性。牛顿第二定律进一步表述F合和a的瞬时对应和因果对应关系这是我们研究物体受到一个力时得出的结论，把它推广到几个力的作用时仍然适用，这样，牛顿第二定律进一步表述为：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。用公式表示：F合=maa：只有物体受到力的作用，物体才具有加速度。b：力恒定不变，加速度也恒定不变。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。师：那么当有两个或更多的力作用时，牛顿第二定律还成立么？如果还成立那么怎么运用牛顿第二定律呢？（学生讨论）生：还成立，因为力是矢量，可以合成和分解。也可以
8、各个方向上用牛顿第二定律。也可以先求出合力，在用牛顿第二定律。师：这是我们研究物体受到一个力时得出的结论，把它推广到几个力的作用时仍然适用，这样，牛顿第二定律进一步表述为：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。师：F合与a之间存在什么样的关系呢？（学生讨论）师：合外力和a是不是同时产生的？还是先有力作用，再积累一段时间才产生加速度？生：不是，是同时产生的。师：是不是有合外力就有加速度？那合外力改变加速度也改变么？生：是。师：当力撤去以后，是否还有加速度？生：是。（讨论刚才的问题）教师总结，最后用幻灯片给出最后的结论。锻炼学生学习自己探讨问题的能力，通
9、过对牛顿第二定律的延伸从而进一步理解，有利于发展学生的发散性思维能力。牛顿第二定律“四性”需要注意的问题： 牛顿第二定律“四性”1、矢量性指作用在物体上的力和该力产生的加速度，两者方向相同；2、瞬时性指物体的加速度时刻都随物体受到的外力的变化而变化，即有力同时就有加速度，力变加速度同时就变，力消失加速度同时就消失，力改变方向加速度同时改变方向；3、因果性指“加速度”为果，合外力是“因”。4、同一体性指F合=ma中的F合、m和a是同一研究对象所对应的物理量。师：牛顿第二定律是一个很简单的数学式子，但它表示了复杂的物理含义。师：我们都知道力是一个矢量，那么，加速度是个矢量还是个标量呢？生：矢量。师
10、：有了力就有了加速度，那么，因为力的产生而产生的加速度么？力是产生加速度的原因还是结果？生：是的，力是产生加速度的原因。师：除了这两种，加速度与合外力还有什么关系么？生1：F与a的产生都在同一个物体上。生2：加速度和合外力成正比，加速度增大，合外力就增大。生3：加速度和合外力的方向一致。教师总结，最后用幻灯片给出结论。通过理论上的分析论证、逻辑推理，就可以使学生在学习物理 的过程中得到科学方法的训练和科学素质的培养，并有利于加强学生的思维任知 能力。此处由学生做结论是可以的，但学生的结论不是最后的结论。最后，教师应总结，并一字一句的给出，这样才能“钉”入每一个学生的脑中。提出运用牛顿第二定律的
11、运算步骤。做题步骤：1、明确研究对象；2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；3、求出合力F合；4、由F合=ma，求解。师；学习了牛顿第二定律，我们就要学着解题，解题步骤是关键。解题步骤是：1、明确研究对象；2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；3、求出合力F合；4、由F合=ma，求解。学习步骤，并强调每一步的关键，为以后解决实际问题打好基础。一定要强调好步骤的重要，做简单题，有步骤的优越还体现不出来，但当以后遇到难题是才不束手无策。应用例1、物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力的方向，它们的关系是 ( ) A速度方向、加速度方向和合外力方向三者都是相同的B加速度方向总
12、与合外力方向相同，速度方向与合外力方向可能相同，也可能相反C速度方向与合外力方向相同，加速度方向与合外力方向可能相同，也可能相反D速度方向、加速度方向和合外力方向三者可能都不相同例2、关于牛顿第二定律，下列说法正确的是 ( ) A根据F=ma可知，只要有力作用在物体上，物体就一定能产生加速度B在m=F/a中，F是指物体所受外力的合力，简称合外力C根据m=F/a，物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比D物体的运动方向一定跟合外力的方向相同例3：一个物体，质量是2kg，受到互成1200角的两个力F1和F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度多大？例4：用3N的水平恒力，在水平面上
13、拉一个质量为2kg的木块，从静止开始运动，2s内的位移为2m，则木块所受的滑动摩擦力为多大？例1、师：答案为B。根据牛顿第二定律，加速度的方向一定和速度的方向一致。而当速度方向与加速度方向一致时，物体做加速运动；当速度方向与加速度方向相反时，物体做减速运动。例2、师：答案B。根据牛顿第二定律，F=ma时，F指的是合外力，故B对；而当物体受到合外力为0时，即使物体有力的作用，物体也没有加速度，故A对；m是运动物体的质量，它是物体的固有属性，与物体是否运动及是否有加速度无关，故C错；物体的运动方向可以与加速度的方向反向，物体做减速运动，故D错。例3、物体受两个力的作用，利用平行四边形定则，合外力F
14、也等于10N，故a=例4、2s内物体运动了2m，则物体的末速度为2m/s，故物体的加速度为a=1m/s2。因为F合=F-f=ma。故f=F-ma=3-21=1N。每一个题目都要讲透，点到。小结教师对本节进行小结。（1）定律内容、表达式（2）对定律的理解：同向性、同时性、 同体性、同单位、独立性（力的独立作用原理）（3）适用范围总扩本节的知识及内容。强化学习内容，交流心得体会。作业作业：1、到网站上去搜索，牛顿好似怎样发现第二定律的？2、做课后练习题1、2、3、4。学生课后巩固，开放性的作业有利于培养学生的观察及思维能力，并拓宽学生知识面，渗透了新课标理念。视野拓展牛顿第一定律学习问答1、惯性就
15、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。显而易见，二者是不同的。2、牛顿第一定律是怎样描述运动和力的关系的?答：一方面，牛顿第一定律指出，物体不受外力作用时的运动状态，或者是静止不动；或者是做匀速直线运动。另一方面，该定律又指出，要改变物体的这种静止或匀速直线运动状态，只有力作用在物体上才能实现，即力是物体运动状态改变的原因。还有，物体具有能保持原来的运动状态的性质，这种性质是物体本身固有的，叫做物体的惯性。3、物体的速度越大其惯性就越大吗？答：不是。速度是表示物体运
16、动快慢的物理量，而惯性是物体保持其运动状态不变的本性。我们说“物体甲的惯性比物体乙的惯性大”，是说“物体甲的质量比物体乙的质量大”。在同样的外力作用下，物体甲的速度变化较慢（即加速度较小，其运动状态较难改变），物体乙的速度变化较快“即加速度较大，其运动状态容易改变”。因此，那种“物体有速度时才有惯性”、“物体只有速度变化时才有惯性”、“推静止的物体比推运动的物体用力大，说明静止的物体惯性大”的说法都是错误的。其实质是对“惯性和速度”概念理解不清所致。4、骑自行车上坡，为了容易爬上去，往往在上坡前用力蹬车，使车具有较大的速度。有人说，这样做是为了增大车的惯性，他说得对吗?答：不对。自行车的惯性，
17、是由自行车的质量决定的，与自行车运动还是静止、运动速度是大是小、是加速还是减速都没有关系。的确，为了顺利的爬上坡顶，人们往往在上坡前用力蹬车。这个现象可以用另外的知识去解释（后面将要学习到），但不能把提高速度和增大惯性联系起来。5、怎样理解“质量是物体惯性大小的量度”中的量度？答：这里说的量度，就是定量表示的意思。具体可以这样理解：物体的质量相同，则它们的惯性大小就一样；物体的质量不同，则它们的惯性大小就不一样。一个物体的质量是另一个物体质量的两倍，则这个物体的惯性就是另一个物体的惯性的两倍。6、牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？答：不是。牛顿第一定律是一条独立的规律，绝不能简单的看成是牛顿第二定律的特例。在牛顿第一定律中包含了惯性和力两个重要的概念，这是牛顿第二定律无法替代的。“不受外力”与“受合外力为零”虽然是等效的，但不是等同的。如物体不受外力时，物体不会发生形变，但合外力等于零的条件下物体可能发生形变