4.3 牛顿第二定律★教学目标(一)知识与技能(1)准确表述牛顿第二定律。
(2)能根据对1N的定义,理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从F=kma变成F=ma的。
(3)理解公式中各物理量的意义及相互关系。
(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)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表达式的推导和理解。
★教学难点牛顿第二定律的理解。
★教学方法(1)复习回顾,创设情景,归纳总结。
(2)通过实例的分析使学生理解、应用牛顿第二定律。
★教学过程一、新课引入教师活动:提出问题让学生讨论、复习、回顾:同学们上节课在实验室做了探究加速度与力、质量的关系的实验,用到了什么实验方法?同学们对实验数据进行分析处理,得出了什么结论?下面先请两位同学在黑板上画出a-F和 a-1/m图象。
学生活动:学生回顾思考讨论、画图。
点评:通过学生的讨论,复习回顾上节内容,激发学生的学习兴趣。
培养学生发现问题、探究问题的能力。
二、新课讲解(一)、牛顿第二定律表达式的推导教师活动:同学们利用现已掌握的知识,阅读教材分析讨论完成下面的问题。
l.牛顿第二定律的内容应该怎样表述?2.F=kma是怎么得到的?3.F=kma是如何变成F=ma的?其中,力的单位“牛顿”是如何定义的?学生活动:学生讨论分析相关问题,自主解答。
教师活动:总结,补充。
教师活动:当物体受到一个力作用的时候,F就表示那一个力,但是大部分物体是受多个力的,那么F就表示多个力的合力,即:F合=ma ,牛顿第二定律的内容又将如何表述?学生活动:学生讨论分析、回答。
教师总结: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,加速度的方向跟合外力的方向相同。
即F合=ma教师活动:根据上面所学知识完成下面例题点评:通过学生的自主探究、合作学习、讨论,培养学生的归纳、总结、推理能力。
(二)、牛顿第二定律的理解【例1】.一物体质量为1kg的物体静置在光滑水平面上,从0时刻开始,用一水平向右的大小为2N的力F1拉物体,(1)、则物体产生的加速度是多大?方向如何?2s末物体的速度是多少?(2)、在2s末再给物体加上一个大小也是2N方向水平向左的拉力F2,则物体的加速度是多少?3s末物体的速度是多少?(3)、在3s末把F1撤掉,则物体的加速度变成多少,方向如何?4s末速度是多少?(4)、2s内物体的加速度2m/s2是由力F1产生的,2s末物体的加速度变为0,那是说2s后F1不再产生加速度了吗?学生活动:学生讨论分析、解答,展示自己的答题过程。
教师活动:分析、总结、提炼。
解:(1)受力分析知:物体所受的合外力为F1=2N,则根据公式a=F合/m有a=F合/m=2m/s2;加速度方向水平向右;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v t=v0+at得2s 末速度为4m/s。
(2)2s末加上F2后,物体所受的合外力为0,则据a=F合/m有加速度为0;从2s末开始物体做匀速直线运动,3s末速度仍是4m/s。
(3)3s末把F1撤掉,则F合=F2,由a=F合/m可知,加速度变为2m/s2,方向水平向左,物体开始做匀减速直线运动,据v t=v0-at得4s末速度为2m/s.(4)可以用平形四边形定则进行分解合成的不仅仅是力,所有的矢量均可以用平形四边形定则进行分解合成,当然也包括加速度。
2S 后F1仍然产生2m/s2的加速度,不过F1产生的加速度与F2产生的加速度相互抵消,所以总的加速度是0。
教师活动:展示学生的答题过程,根据例题引导学生分析,加深对F合=ma的理解理解1、力是产生加速度的原因。
即因果关系,通过例题(1)、(2)、(3)问分析。
理解2、F合、m和a都是对于“同一个物体”而言,解题时确定研究对象和准确的受力分析是关键。
即同体性。
理解3、物体加速度a的方向与物体所受合外力F合的方向始终相同。
通过例题(1)、(3)问分析。
即矢量性。
理解4、加速度与合外力存在着瞬时对应关系:某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。
通过例题(1)、(2)、(3)问分析。
即瞬时性。
理解5、物体受到几个力的作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就像其他力不存在一样,这个性质叫做力的独立性原理。
物体的合加速度等于合外力与质量的比值;也等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。
通过例题(2)、(4)问分析。
即独立性。
学生活动:根据老师设置的问题,理解记忆相关知识。
【例2】一辆质量为1000kg的小汽车以72km/h的速度在水平路面上行驶,关闭发动机,经过20s匀减速停下来,汽车需要的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?解析:以运动方向为如图坐标系(1小为f力:F合=f桥梁:F合=ma运动:a 1= (v2-v1)/t= -1m/s2即:阻力的大小为1000N,负号表示方向与运动方向相反。
(2)汽车重新起步加速时的情况Array F合= F-f = 1000N由牛顿第二运动定律,得a2 = F合/m=1m/s2即:加速度的大小为1m/s2,方向与运动方向相同。
点评:牛顿第二定律把之前学习的力和物体的运动构成一个整体,其中的纽带就是加速度。
三、课堂总结教师活动:教师引导学生总结所研究的内容。
学生活动:学生自己总结后作答,其他同学补充。
点评:培养学生的概括和总结能力。
四、布置作业完成课后习题。
五、板书设计1.内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟质量成反比。
加速度的方向跟作用力方向相同。
2.牛顿第二定律表达式的推导数学表达式:F合= ma理解:因果关系、同体性、矢量性、瞬时性、独立性应用:联系运动学和力学的桥梁学生前面学习了动力学的知识,并在第二节探究了加速度与力、质量的关系,总结出了相关规律,对本节课推导牛顿第二定律的数学表达式做好了铺垫,不过学生在对牛顿第二定律的实际应用中会存在问题。
通过本节课的学习,同学们能准确表述牛顿第二定律的内容,了解了数学表达式的推导过程,理解了K的含义,了解了公式中各物理量的意义和相互关系,会应用牛顿第二定律和运动学知识解决简单的动力学问题。
学生在学到知识的同时,锻炼了分析归纳总结的能力。
牛顿第二定律是动力学部分的核心内容,是联系运动学和力学的桥梁,它在中学物理中的地位相当重要。
本节课是在上节课探究了加速度与力、质量的关系的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律内容的,推导出其数学表达式,探究K的意义,关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解牛顿第二定律,并能熟练应用该定律解决有关问题。
课堂检测:1、在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法中正确的是( )。
A.k的数值由F、m、a的数值决定B.k的数值由F、m、a的单位决定C.在国际单位制中,k=1D.在任何情况下k都等于12、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零3、关于牛顿第二定律,说法正确的是()A.物体的加速度与物体受到的任何一个力成正比,与物体的质量成反比B.物体的加速度与物体受到的合力成正比,与物体的质量成反比C.物体的质量与物体受到的合力成正比,与物体的加速度成反比D.物体的质量与物体受到的合力及物体的加速度无关4、静止在光滑水平面上的物体,在水平推力F作用下开始运动,推力随时间变化的规律如图所示,关于物体在0~t1时间内的运动情况,正确的描述是()A.物体先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动B.物体的速度一直增大C.物体的速度先增大后减小D.物体的加速度方向一直不变新课教学,重在了解和简单应用,不需要太难,太深,只要学生对牛顿第二定律有了正确理解,打好基础,为进一步学习牛顿第二定律的应用作好铺垫。
牛顿第二定律的数学表达式虽简单,记住也不难,但要全面、深入理解该定律中物理量的意义和相互联系,牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用是有困难的,这需要在后续的课程学习中慢慢体会理解。
★教学目标(一)知识与技能(1)准确表述牛顿第二定律。
(2)能根据对1N的定义,理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从F=kma变成F=ma的。
(3)理解公式中各物理量的意义及相互关系。
(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)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表达式的推导和理解。
★教学难点牛顿第二定律的理解和应用。