2021学年3 牛顿第二定律教案设计

这是一份2021学年3 牛顿第二定律教案设计，共4页。教案主要包含了定律导出，对定律的理解，例题等内容，欢迎下载使用。
牛顿第二定律教学目标:1、正确理解牛顿第二定律，知道牛顿第二定律表达式的确切含义。2、知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。3、掌握牛顿第二定律并能进行有关计算。 重点难点：重点：牛顿第二定律的物理意义和数学表达式。难点：理解加速度和力的关系。 教学过程：一、定律导出（1）通过上一节的实验探究，我们已经看到，a∝F，a∝1/m。速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第二定律的基本关(2)上式可写为等式F=kma，式中k为比例常数．如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使k=1，则公式更为简单．在国际单位制中，力的单位是牛顿．牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度，那么根据F=ma=1kg×1m/s2=1kg·m/s2,我们把这个力叫做“一个单位的力”。我们把它称为1N。即1N=1kg·m/s2．可见，如果都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F=ma，这就是牛顿第二定律的数学公式．(3)当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表的是物体所受外力的合力．牛顿第二定律更一般的表述是：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，加速度的方向跟合外力的方向相同．数学公式是：F合=ma．二、对定律的理解 (1)定律中各物理量的意义及关系F合是物体(研究对象)所受的合外力，m是研究对象的质量，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；a与F合的方向一致．(2)理解定律的物理意义： 物体的加速度是力作用于物体的结果，它的大小由物体所受的合外力和质量决定。加速度的方向与合外力的方向一致。（可由此说明a的大小与v及△v无关。但它可以反映速度变化的快慢。）（3）a和F的瞬时对应关系：从定律可看到：一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；合外力随时间改变时，加速度也随时间改变；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． 牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系．三、例题：例题１、某质量为１１００kg的汽车在平直路面试车，当达到１００km/h的速度时关闭发动机，经过７０。s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为２０００N,产生的加速度为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变分析：分析汽车的受力情况如图：（略）路面水平，重力与Ｇ与支持力Ｆ大小相等，方向相反，合力为０，所以只需考虑水平方向的运动。在水平方向只有牵引力和阻力，所以产生加速度的力是这两个力的合力。(1) 在试车阶段，汽车做变速运动。知道运动情况――初速v0和末速度为０，及滑行时间，可求出加速度.然后由牛顿第二定律列方程求解. v=100km/h=27.8m/sa==根据牛顿第二定律：F=ma=—=—N=—437N,"—"表示阻力的方向与相反。（2）重新起动后，汽车受到牵引力和阻力作用。根据牛顿第二定律：F+F=ma a==m/s=1.42m/s加速度的方向与速度的方向相同。变式训练1:汽车关闭发动机后，沿倾角为300斜坡滑行，若汽车所受的阻力为440N，求汽车的加速度是多大？答案：4.6m/s2变式训练2：如果要使汽车向下滑行的加速度为1m/s2，还需要多大的制动力？答案：3960N总结：应用牛顿第二定律解题的一般思路：（1）       明确研究对象。（2）       分析研究对象的受力情况，画出受力情况示意图。（3）       分析物体的运动情况。（4）       根据牛顿第二定律列方程，有必要还要列出运动学方程。（5）       解方程，或者对有关问题作出讨论。例题2、一个物体，质量是2kg，受到互成1200的两个力F1和F2作用。这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？方法一、由平行四边形定则求出合力，然后根据牛顿第二定律求出加速度，加速度的方向与合力方向相同。答案：5m/s2方法二、由正交分解法求合力，然后根据牛顿第二定律求出加速度。变式训练：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/s2,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。方法：正交分解法或三角形法。答案：（1）a=7.5 m/s2  ,方向水平向右。车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动。(2)悬线对球的拉力大小为：12.5N.      6．巩固练习(1)从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度．可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？答：没有矛盾，由公式F=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力．现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零．由受力分析可知F＋N-mg=0．(2)对一个静止的物体施加一个力，物体一定做加速运动，对吗？答：略．理由同上．(3)下面哪些说法不对？为什么？A．物体所受合外力越大，加速度越大．B．物体所受合外力越大，速度越大．C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小．D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用．答：B、C、D说法不对．根据牛顿第二定律，物体受的合外力决定了物体的加速度．而加速度大小和速度大小无关．所以，B说法错误．物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致．当合外力减小但方向不变时，加速度减小但方向也不变，所以物体仍然做加速运动，速度增加．C说法错误．加速度是矢量，其方向与合外力方向一致．加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化．D说法错．(三)课堂小结(可引导学生总结)1.推导出了牛顿第二定律的表达式.2．定义力的单位“牛顿”使得k=1，得到牛顿第二定律的简单形式F=ma．使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义．3．牛顿第二定律概括了运动和力的关系．物体所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力为零，加速度为零．即合外力决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况．因此，牛顿第二定律是把前两章力和物体的运动构成一个整体，其中的纽带就是加速度．4．初步会应用牛顿第二定律解决简单的问题。