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文本内容:
2019-2020年高中物理
4.3牛顿第二定律教案新人教版必修1I教学目标
(一)知识与技能
1.理解牛顿第二定律的内容;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.知道量度式a=与决定式a=的区别4.能运用牛顿第二定律解决实际问题,并在解决问题的过程中掌握一定的解题方法
(二)过程与方法培养学生分析能力,解决问题的能力
(三)情感态度与价值观通过实验总结出自然规律;在讨论中认识自然规律;在解决实际问题过程中应用自然规律;在认识、应用自然规律的过程中感受自然的奥妙教学重点牛顿第二定律的理解教学难点牛顿第二定律的应用教学方法分析归纳法、讲授法、讨论法教学用具多媒体软件教学过程
(一)导入新课师上一节我们用实验研究了加速度跟外力和质量的定量关系我们是如何研究这三个量之间的关系的呢?生先保持物体的质量不变,研究加速度与力的关系,再保持物体的受力相同,研究加速度与质量的关系师在实验后得出什么结论?生质量不变,加速度与力成正比,物体的受力相同,加速度与质量成反比投影当m不变时,a∝F;当F不变时,a∝师这个实验中,我们使用了一种研究问题常用的方法,同学们知道是什么方法吗?生控制变量法师其实在研究多个物理量之间的关系时,我们常使用控制变量法投影控制变量法----在研究多个物理量之间的关系时,常使用的一种研究方法
(二)新课教学1.牛顿第二定律师从上一节实验我们已经得到a∝F、a∝的结论,其实这一个结论也同样符合大量的实验和观察到的事实由此可知这是一条一般性的规律,如果用文字表述我们就可以写成投影物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,这就是牛顿第二定律师如果用比例式来表示,应该如何表达?生a∝或F∝ma投影a∝或F∝ma师上式是一条比例式,如果写成等式又如何表达?生F=kma投影F=kma师式中K是比例系数,F指的是物体所受的合力2.力的单位师同学们在初中已知道力的单位是牛顿,但同学们知道一牛顿的力有多大吗?投影由F=kma当k=1时,F=ma取m=1kga=1m/s2则:F=ma=1kg×1m/s2=1kg·m/s2kg·m/s2就是力的单位我们规定1kg·m/s2为一个单位的力,为了纪念牛顿,我们就把一个单位力的称为1牛顿,所以1N=1kg·m/s2,意思就是一牛顿的力相当于把质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需的力所以当ma取国际单位时,K=1,牛顿第二定律就表述为a=问:1N=kg·cm/s23.关于牛顿第二定律特征的几个讨论例题如右图所示,质量为m的物体置于光滑水平面上,如果受到向右水平力的作用讨论1
(1)向右的水平力F产生的加速度方向向哪里?
(2)当向右的水平力F改为向左时产生的加速度方向向哪里?由此可以得出什么结论?总结加速度的方向跟产生加速度的力的方向相同,由于加速度和力都是矢量,我们把这个特点叫做牛顿第二定律的矢量性特征讨论2结合上面例子,讨论下面问题
(1)物体受拉力F前做什么运动?
(2)物体受到拉力作用后做什么运动?
(3)撤去拉力后物体做什么运动?由此得出什么结论?总结物体运动的加速度随合力的变化而变化,存在着瞬时对应的关系,这是牛顿第二定律的瞬时性特征讨论3在上例中如果水平面不光滑,物体水平向右加速运动
(1)水平方向受哪些力作用?
(2)这些力会产生加速度吗?
(3)这些力可以合成吗?加速度呢?合力跟合加速度有何关系?由此得出什么结论?(分析如右图
(1)、
(2)、
(3)、
(4)所示)总结物体受几个力作用时,分力产生分加速度,合力产生合加速度这是牛顿第二定律的独立性特征从以上讨论可以知道牛顿第二定律具有矢量性,瞬时性,独立性特征
4、关于例1的教学例题1某质量为1100kg的汽车在平直的公路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s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,产生的加速度应为多大?假设试车过程中汽车受到的阻力不变
(1)分析第一阶段第二阶段
(2)解在试车的第一阶段,加速度为a==-汽车受到的阻力为F阻=ma=-=-N=-437N负号表示阻力的方向与速度的方向相反在重新起步并加速后,汽车除了受到上述阻力外,还受到牵引力F,汽车所受到的合力为F合=2000N–437N=1563N由牛顿第二定律可得汽车的加速度a==m/s2=
1.42m/s2加速度的方向与速度的方向相同
(3)点评在第一阶段,加速度与阻力都为负值,方向相同体现了牛顿第二定律的矢量性特征在第一阶段阻力对应于阻力产生的加速度第二阶段,合力对应于合力产生的合力加速度,体现了牛顿第二定律的独立性特征讨论4公式a=和a=都可以用来计算加速度,这两条式子哪一条是量度式?哪一条是决定式?力、加速度、速度和速度变化量之间有什么关系?总结
(1)a=为量度式,可以通过计算速度的变化率来计算加速度
(2)a=为决定式,可以用产生加速度的力跟质量的比值来计算
(3)由a=、vt=v0+at可以知道,加速度的大小取决于合力,而当加速度一定时,速度的大小除了取决于初速度还取决于加速时间例如汽车起动时,要用较大的牵引力,这时加速度很大,但速度并不大,而起动之后,开车人就要换挡,减小牵引力,这时加速度减小,而速度很大5.关于例题2的教学例题2:一个物体,质量是2kg,受到互成1200角的两个力F1和F2的作用,这两个力的大小都是10N,这个物体产生的加速度是多大?
(1)通过下面简单的解法设疑如图,因为F1=F2=10N,F
1、F2的夹角1200,根据平行四边形定则有F合=F1=F2=10Na===5m/s2
(2)引导学生参考课本例题解法(用动画演示如何运用正交分解法,把F1F2分解合成求合力)
(3)
①问为什么例题中,比较复杂地先把F
1、F2沿x轴,y轴分解再合成求合力呢?
②通过下面的例题,说明正交分解法的重要例一个质量为m的物体,受到一个与水平方向成α角的F1一个与水平方向成β角F2作用,如图,并且F1不等于F2,求物体在水平方向产生的加速度为多大?解用正交分解法把F1,F2分解,如图
③指出这一种沿x轴,y轴分解合成的方法,我们叫做正交分解法在解决力的分解合成时,正交分解法非常重要
④[问]如何选择坐标轴的方向呢?基本的原则是能够使问题简化如
(4)回到课本例题讨论5例题2还有什么解法?根据牛顿第二定律的独立性特点6.“说一说”质量不同的物体,所受的重力不一样,它们自由下落时加速度却是一样的,你怎样解释?根据牛顿第二定律:a==g与物体的质量无关.7.科学漫步用动力学方法测质量示意图如右所示则a=
①a=
②∴m2=-m18.练习
(1)一个物体受到F1=4N的力,产生a1=2m/s2的加速度,要使它产生a2=6m/s2的加速度,需要施加多大的力?参考答案:12N
(2)甲、乙两辆实验小车,在相同的力作用下,甲车产生的加速度为
1.5m/s2乙车产生的加速度为
4.5m/s2甲车的质量是乙车的几倍参考答案:3倍
(3)小车里悬挂一小球,如图所示,当小车以加速度a运动时,悬线与竖直线有一固定角度已知小球质量为50ga=
5.0m/s
2.求悬线对小球的拉力T及与竖直面夹角θ参考答案:T=mtanθ=
9.小结
1、文字表述物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比
2、公式a=牛顿第二定律
3、力的单位牛顿(N)1N=1kg·m/s2矢量性
4、特性瞬时性独立性
5、应用会用正交分解法求合力;会用牛顿第二定律解题10.作业:课本.P82问题与练习
(1)
(4)
(5)。