1、4.3 牛顿第二定律 教案【教学目标】 1.理解加速度与力和质量的关系；2理解牛顿第二定律的内容，知道公式的确切含义；3知道得到牛顿第二定律的实验过程；4. 培养学生的实验能力、分析总结能力和解决问题的能力；5. 知道控制变量法。【重点难点】 牛顿第二定律的理解及其应用。【教材解读】 一、牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。数学表达式为Fma1意义：牛顿第二定律是描述物体的加速度、物体的质量、物体所受合外力三者定量关系的物理规律，是动力学的核心内容2研究方法：控制变量法。先研究加速度跟力的关系（m不变），得出aF；再研究加速度
2、跟质量的关系（F不变），得出a，归纳得出：a，即Fkma。各量都采用国际单位制时，牛顿第二定律表达式为：Fma（此时k1）。3定律内容的理解：（1）因果关系：F是物体所受的合外力，只要物体所受合外力不为零，物体就产生加速度，即力是产生加速度的原因。（2）数值关系：加速度与质量m的乘积反映物体所受合外力的大小（3）矢量关系：表达式F=ma是矢量表达式，它不仅表示两边的数值相等，还反映了加速度方向始终跟合外力的方向相同例 （2013江西省临川一中、师大附中高三联考）台球沿桌面以速度v0与球桌边框成角撞击边框上的O点，反弹后速度为v1，方向与框边的夹角仍为，如图所示，若v1v0，OB边垂直桌边，则球
3、桌边框给球的作用力方向可能为图中的（ ）AOA方向 BOB方向 COC方向 DOD方向解析：加速度a的方向与速度改变v的方向相同，再根据牛顿第二定律可知，合外力的方向与加速度的方向相同，所以合外力的方向与速度改变v的方向相同，本题中球桌边框给球的作用力方向与小球速度改变的方向相同，根据矢量的合成法则可知，小球速度的改变方向只可能沿OA方向，所以只有选项A正确。 （4）瞬时性：表达式F=ma是对运动过程中的每一个瞬间成立的，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。所以加速度a的大小、方向可发生突变，而速度的变化一定的过程，其大小、方向不能在瞬间突变。例 （2013甘肃省兰州
4、一中高三月考）如图所示，质量为m的小球用水平轻绳系住，并用倾角为30的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为A0 B.g Cg D.g解析：在木板AB突然向下撤离的瞬间，木板对小球的弹力和轻绳对小球的拉力突然消失，小球只受重力的作用，所以小球的加速度大小为g，选项C正确。点评：解此类问题关键一定要认识到：（1）弹簧、皮筋、弹性绳等一类的弹性绳的弹力，是由于发生明显弹性形变而产生的，此类形变物体要回复原状需要一定的时间和过程，所以不能发生突变；（2）钢丝、铁丝、细绳、细线等一类的刚性绳的弹力，是由于发生微小弹性形变发生的，此类形变物体要回复原状需
5、要极短的时间，所以可以发生突变。针对练习 （2013浙江省温州十校联合体高三期中考试、2013上海市八校高三期中联考）如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2，重力加速度大小为g。则有（A）a1=g，a2=g （B）a1=0，a2=g （C）a1=0，a2=g （D）a1=g，a2=g【参考答案：C 解析：在木板被抽出后的瞬间，弹簧形变量不能突变，弹簧上的弹力仍等于mg，即大小不变，木块1的受力不变，合力仍为零，所以a1=0；对
6、木块2受力分析，根据牛顿第二定律可得a2=。综上分析，选项C正确。】（5）独立性：当物体受到几个力的作用时，各力独立地产生与力相对应的加速度，物体实际的加速度是各力产生的加速度的叠加。（6）同一性：F、m和a属于同一个研究对象和同一参考系下的三个物理量。4适用范围：（1）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题（2）只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。5应用牛顿第二定律解题的一般步骤：（1）确定研究对象及方法（隔离法和整体法）隔离法 将研究对象包括物体、状态和运动过程，从物体系或过程中隔离出来进行研究的方法。整体法 将两个或两个以上物体组成的整个系统或整个过程作为研究对象进行分析研究的方法。（2）对研究对象进行受力分析，并画受力分析图。（3）明确加速度方向，建立坐标系，把力分解到加速度方向和垂直于加速度方向。（4）根据牛顿第二定律列方程。例 （2013辽宁省五校协作体高三冲刺最后一模）如图所示，物体A的质量为2m，物体B的质量为m，A与地面间的动摩擦因数为，B与地面间的摩擦不计，用水平力F向右推A使A、B一起加速运动，则B对A的作用力大小为AB C D解析：选取A、B组成的系统，运用整体法，对系统受力分析并根据牛顿第二定律可得F-2mg=3ma；再选取B为研究对象，设B、A之间的作用力大小为T，则T=ma；联立以上两式，解得T=，B正确。