高二物理4.3《牛頓第二定律》教案(新人教版必修1)
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111 4.3牛頓第二定律 一、 教材分析 牛頓第二定律是動力學部分的核心內(nèi)容,它具體地、定量地回答了物體運動狀態(tài)的變化率,即加速度與它所受外力的關(guān)系,以及加速度與物體自身的慣性——質(zhì)量的關(guān)系;況且此定律是聯(lián)系運動學與力學的橋梁,它在中學物理教學中的地位和作用不言而喻,所以本節(jié)課的教學對力學是至關(guān)重要的.本節(jié)課是在上節(jié)探究結(jié)果的基礎上加以歸納總結(jié)得出牛頓第二定律的內(nèi)容,關(guān)鍵是通過實例分析強化訓練讓學生深入理解,全面掌握牛頓第二定律,會應用牛頓第二定律解決有關(guān)問題. 二、 教學目標 知識與技能 1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學公式. 2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系. 3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 4.會用牛頓第二定律的公式進行有關(guān)的計算. 過程與方法 1.以實驗為基礎,歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系,進而總結(jié)出牛頓第二定律. 2.認識到由實驗歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學研究的重要方法. 情感態(tài)度與價值觀 滲透物理學研究方法的教育,體驗物理方法的魅力. 三、 教學重點 牛頓第二定律應用 四、 教學難點 牛頓第二定律的意義 五、 教學過程 一、牛頓第二定律 師:通過上一節(jié)課的實驗,我們再一次證明了:物體的加速度與物體的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比. 師:如何用數(shù)學式子把以上的結(jié)論表示出來? 生:a∝F/m 師:如何把以上式子寫成等式? 生:需要引入比例常數(shù)k a=kF/m 師:我們可以把上式再變形為F=kma. 選取合適的單位,上式可以,簡化。前面已經(jīng)學過,在國際單位制中力的單位是牛頓.其實,國際上牛頓這個單位是這樣定義的:質(zhì)量為1 kg的物體,獲得1 m/s2的加速度時,受到的合外力為1 N,即1 N=1 kgm/s2 . 可見,如果各量都采用國際單位,則k=1,F(xiàn)=ma 這就是牛頓第二定律的數(shù)學表達式. 師:牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系,還描述了它們的方向關(guān)系,結(jié)合上節(jié)課實驗的探究,它們的方向關(guān)系如何? 生:質(zhì)量m是標量,沒有方向.合力的方向與加速度方向相同. 師:對,我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓第二定律表達出來呢? 生:物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同. 師:加速度的方向與合外力的方向始終一致,我們說牛頓第二定律具有同向性。 [討論與交流] (多媒體演示課件)一個物體靜止在光滑水平面上,從某一時刻開始受到一個方向向右、大小為5 N的恒定外力作用,若物體質(zhì)量為5 kg,求物體的加速度.若2 s后撤去外力,物體的加速度是多少?物體2 s后的運動情況如何? 學生進行分組討論 師:請同學們踴躍回答這個問題. 生:根據(jù)牛頓第二定律F=ma,可得a=F/m,代入數(shù)據(jù)可得a=lm/s2,2s后撤去外力,物體所受的力為零,所以加速度為零.由于物體此時已經(jīng)有了一個速度,所以2 s以后物體保持勻速直線運動狀態(tài). 師:剛才這位同學說2s后物體不再受力,那么他說的對不對呢? 生:不對.因為此時物體仍然受到重力和水平地面對它的支持力. 師:那么在這種情況下的加速度又是多少呢? 生:仍然是零,因為重力和支持力的合力為零,牛頓第二定律中物體所受的力是物體所受的合力,而不是某一個力. 師:非常好.以后我們在利用牛頓第二定律解題時一定要注意這個問題,即用物體所受的合力來進行處理. [課堂訓練] 討論a和F合的關(guān)系,并判斷下面哪些說法不對,為什么. A.只有物體受到力的作用,物體才具有加速度 B.力恒定不變,加速度也恒定不變 C. 力隨著時間改變,加速度也隨著時間改變 D.力停止作用,加速度也隨即消失 答案:ABCD 教師點評:牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律,描述的是力的瞬時作用效果是產(chǎn)生加速度.物體在某一時刻加速度的大小和方向,是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的.當物體所受到的合外力發(fā)生變化時,它的加速度隨即也要發(fā)生變化,F(xiàn)=ma對運動過程的每一瞬間成立,加速度與力是同一時刻的對應量,即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.這就是牛頓第二定律的瞬時性. 師:根據(jù)牛頓第二定律,即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度,那么我們用一個較小的力來水平推桌子,為什么沒有推動呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾? 生:不矛盾,因為牛頓第二定律中的力是合力. 師:如果物體受幾個力共同作用,應該怎樣求物體的加速度呢? 生:先求物體幾個力的合力,再求合力產(chǎn)生的加速度. 師:好,我們看下面一個例題. 多媒體展示例題 (例1)一物體在幾個力的共同作用下處于靜止狀態(tài).現(xiàn)使其中向東的一個力F的值逐漸減小到零,又逐漸使其恢復到原值(方向不變),則…………………( ) A.物體始終向西運動 B.物體先向西運動后向東運動 C.物體的加速度先增大后減小 D.物體的速度先增大后減小 生l:物體向東的力逐漸減小,由于原來合力為零,當向東的力逐漸減小時,合力應該向西逐漸增大,物體的加速度增大,方向向西.當物體向東的力恢復到原值時,物體的合力再次為零,加速度減?。约铀俣鹊淖兓闆r應該先增大后減?。? 生2:物體的加速度先增大后減小,所以速度也應該先增大后減?。? 生3:這種說法不對,雖然加速度是有一個減小的過程,但在整個過程中加速度的方向始終和速度的方向一致,所以速度應該一直增大,直到加速度為零為止. 師:對.一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒有直接的關(guān)系,只要加速度的方向和速度的方向一致,速度就一直增大. 多媒體展示例題 (例2)某質(zhì)量為1 000kg的汽車在平直路面上試車,當達到72km/h的速度時關(guān)閉發(fā)動機,經(jīng)過20s停下來,汽車受到的阻力是多大?重新起步加速時牽引力為2 000 N,產(chǎn)生的加速度應為多大?(假定試車過程中汽車受到的阻力不變) 生:物體在減速過程的初速度為72km/h=20 m/s,末速度為零,根據(jù)a=(v-vo)/t得物體的加速度為a=一1 m/s2,方向向后.物體受到的阻力f=ma=一l 000 N.當物體重新啟動時牽引力為2 000N,所以此時的加速度為a2=(F+f)/m=1 m/s2,方向向車運動的方向. 師:根據(jù)以上的學習,同學們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應用時的一般步驟. 1.確定研究對象. 2.分析物體的受力情況和運動情況,畫出研究對象的受力分析圖. 3.求出合力.注意用國際單位制統(tǒng)一各個物理量的單位. 4.根據(jù)牛頓運動定律和運動學規(guī)律建立方程并求解. 師:牛頓第二定律在高中物理的學習中占有很重要的地位,希望同學們能夠理解牛頓第二定律并且能夠熟練地應用它解決問題. [課堂訓練] 如圖4—3—1所示,一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動,滑到頂點后又返回斜面底端.試分析在物體運動的過程中加速度的變化情況. 解析:在物體向上滑動的過程中,物體運動受到重力和斜面的摩擦力作用,其沿斜面的合力平行于斜面向下,所以物體運動的加速度方向是平行斜面向下的,與物體運動的速度方向相反,物體做減速運動,直至速度減為零.在物體向下滑動的過程中,物體運動也是受到重力和斜面的摩擦力作用,但摩擦力的方向平行斜面向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑時小,所以物體將平行斜面向下做加速運動,加速度的大小要比上滑時?。纱丝梢钥闯?,物體運動的加速度是由物體受到的外力決定的,而物體的運動速度不僅與受到的外力有關(guān),而且還與物體開始運動時所處的狀態(tài)有關(guān). 六、 課堂小結(jié) 本節(jié)課通過對上節(jié)課探究實驗得到的結(jié)論進行歸納總結(jié)引出牛頓第二定律.牛頓第二定律的內(nèi)容、比例式本身較簡單,但對牛頓第二定律深層理解和具體應用對學生來說有一定困難.本節(jié)課是通過多舉有針對性的實例,通過對實例的細致分析來突破這些困難的.精講多練,注重總結(jié)歸納是本教學設計的特點. 111- 配套講稿:
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- 特殊限制:
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- 關(guān) 鍵 詞:
- 高二物理 物理
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