高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第二定律导学案

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【课前回顾】

1. 牛顿第一定律
2. 上节实验用到的方法、注意事项及结论
3. 受力分析    控制变量法、阻力补偿法、化曲为直

4.作业问题解答

提问旧知

分析解答

思考回答

笔记

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【导入】

由上节实验探究可知：物体获得的加速度大小与其质量和所受外力有关。 

（1）对同一物体，作用力越大，加速度越大；

（2）对不同物体，在相同力的作用下，物体质量越小，加速度越大。

那么，加速度与力、质量之间存在什么样的定量关系呢？

【新授】

一、牛顿第二定律表达式

    牛顿通过前人大量实验和观察到的事实，得出与上节课同样的结论，由此总结出一般性的规律，即为牛顿第二定律。

1. 牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

   a∝F/m——如何定量表示呢？

2. 牛顿第二定律的表达式：F＝kma，k是比例系数。

（1）F为物体所受的合力；

（2）质量m是标量，没有方向

（3）加速度的方向与合力的方向始终一致。

牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果是产生加速度。物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。

引导思考

提问

提问

重点讲解

要点强调

思考回答

观察P89

图4.3-1

讨论回答

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3. 牛顿第二定律的6个特征：
4. 力与运动的关系

二、力的单位

1. 力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N
2. “牛顿”的定义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力就是1 N，即1 N＝1kg·m/s2
3. 比例系数的意义

(1)在F＝kma中，k的选取有一定的任意性。

(2)在国际单位制中k＝1，牛顿第二定律的表达式为：F＝ma

式中F、m、a的单位分别为：牛顿、千克、米每二次方秒（必须都是国际单位制）

重点

讲解

板书

重点讲解

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听讲

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思考并

回答P89

[思考讨论]

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（3）不能根据m＝得出m∝F、m∝的结论，物体的质量m是由自身决定的，与物体所受的合力和运动的加速度无关。

（4）不能由F＝ma得出F∝m、F∝a的结论，物体所受合力的大小是由物体的受力情况决定的，与物体的质量和加速度无关。

4.两个加速度公式的区别

（1）a＝是加速度的定义式，不能决定a的大小，a与v、Δv、Δt均无关；

（2）a＝是加速度的决定式：加速度由物体受到的合外力和质量共同决定——牛顿第一定律（惯性定律）

5.☆对牛顿运动定律的理解：

（1）若F合＝恒量，则a为恒量，物体做匀变速直线运动。

（2）若F合变化，则a随之变化，物体做非匀变速直线运动。

（3）若F合＝0，则a＝0，物体处于静止或匀速直线运动状态。

6.☆牛顿运动定律的适用范围：宏观、低速物体

三、牛顿第二定律应用

（一）一般步骤：

1．确定研究对象；

2．分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图——“四力模式”

 3．求出合力。注意用国际单位制统一各个物理量的单位：F合=F运动方向 - F反向

要点说明

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 4．根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解。

（二）求解加速度的两种方法

1. 合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，物体所受合外力的方向即为加速度的方向。
2. 正交分解法：当物体受多个力作用处于加速状态时，常用正交分解法求物体所受的合力，再应用牛顿第二定律求加速度。为减少矢量的分解以简化运算，建立坐标系时，可有如下两种方法：

（1）分解力：通常以加速度a的方向为x轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别得x轴和y轴的合力Fx和Fy，得：

（2）分解加速度：若物体所受各力都在互相垂直的方向上，但加速度却不在这两个方向上，这时可以力的方向为x轴、y轴正方向，只需分解加速度a，得ax和ay，根据牛顿第二定律得方程：

[例题讲解]见PPT

（三）轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条四类模型的比较

1.共同点：质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关。

2.不同点：

要点强调

知识讲解

例题讲解

要点讲解

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四、例题分析

参见PPT

【总结】加速度与质量和合力的关系

【作业】

1. 作业本：P92第2~4题

2.预习下一节：力学单位制

例题分析

讲解

课堂总结

作业布置

实战演练

笔记记录

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教学课后小结