黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 牛頓第二定律教案3 新人教版必修1.doc

牛頓第二定律的教案示例(之二) 一、教學(xué)目標(biāo)2以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過觀察、測量、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(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、概括能力和分析推理能?滲透物理學(xué)研究方法的教育實(shí)驗(yàn)采用控制變量的方法對(duì)物體的a、f、m三個(gè)物理量進(jìn)行研究；運(yùn)用列表法處理數(shù)據(jù)，使學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的；認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容是做好演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察并讀取數(shù)據(jù)，從而有說服力地歸納出a與f和m的關(guān)系，即可順理成章地得出牛頓第二定律的基本關(guān)系式因此，熟練且準(zhǔn)確地操作實(shí)驗(yàn)就是本課的關(guān)鍵點(diǎn)同時(shí)，也只有講清實(shí)驗(yàn)裝置、原理和圓滿地完成實(shí)驗(yàn)才能使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)研究的方法，才能達(dá)到掌握方法、提高素質(zhì)的目標(biāo)2牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式簡單完美，記住并不難但要全面、深入理解該定律中各物理量的意義和相互關(guān)聯(lián)；牢固掌握定律的物理意義和廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)學(xué)生來說是較困難的這一難點(diǎn)在本課中可通過定律的辨析和有針對(duì)性的鞏固練習(xí)加以深化和突破，另外，還有待在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中去體會(huì)和理解三、教具小車、本板、滑輪、鉤碼、投影儀四、主要教學(xué)過程(一)引入新課由牛頓第一定律可知，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因而物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化，即加速度不為零因而力又是產(chǎn)生加速度的原因，加速度與力有關(guān)由牛頓第一定律還可知：一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種性質(zhì)叫慣性而質(zhì)量是物體慣性大小的量度，因而加速度跟質(zhì)量有關(guān)那么物體運(yùn)動(dòng)的加速度跟物體質(zhì)量及受力之間存在什么樣的關(guān)系？我們通過實(shí)驗(yàn)來探求(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)啟發(fā)學(xué)生按如下思路得出實(shí)驗(yàn)方法：對(duì)于一個(gè)物體(使m不變)，不受力時(shí)加速度為零受力后加速度不為零受力越大則加速度越大用同樣的力(使f不變)作用于不同物體質(zhì)量小的易被拉動(dòng)質(zhì)量越小加速度越大就是說，在研究三個(gè)變量的關(guān)系時(shí)，要使其中一個(gè)量不變，即控制變量的方法(2)啟發(fā)學(xué)生按如下思路得出實(shí)驗(yàn)原理：測定物體加速度的方法有多種，如利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、分析紙帶等，這些方法較精確但費(fèi)時(shí)尋找一種用其它物理量直觀反應(yīng)加速度大小的辦法由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知在相同時(shí)間內(nèi)位移與加速度成正比，我們的實(shí)驗(yàn)就是由兩個(gè)小車在相同時(shí)間內(nèi)的位移來反映加速度大小跟力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)采用原必修本所述裝置稍加改進(jìn)在圖1中a、b、c三個(gè)位置加裝光滑金屬環(huán)以控制線繩位置不使脫落；另外通過環(huán)a將兩繩合并在一起可直接用手操作，以避免鐵夾操作的困難這樣雖然增大了阻力，但只需使木板稍前傾平衡摩擦力即可木板側(cè)面的刻度用以讀出位移大小3實(shí)驗(yàn)過程(1)加速度跟力的關(guān)系使用兩個(gè)相同的小車，滿足m1=m2；在連小車前的繩端分別掛一個(gè)鉤碼和兩個(gè)鉤碼，使f1=f2將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處，記下位置放手后經(jīng)一段時(shí)間使二小車同時(shí)停止，滿足時(shí)間t相同讀出二小車的位移填入表1：(投影)表1改變f重復(fù)實(shí)驗(yàn)，比較可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，af(2)加速度跟質(zhì)量的關(guān)系將小車1上加0.2kg砝碼，使m1=2m2；二小車前面繩端都掛一個(gè)鉤碼，使f1=f2將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處放開經(jīng)一段時(shí)間使其同時(shí)停止，讀出各小車位移記入表2：(投影)表24定律導(dǎo)出速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，即牛頓第二定律的基本關(guān)(2)上式可寫為等式f=kma，式中k為比例常數(shù)如果公式中的物理量選擇合適的單位，就可以使k=1，則公式更為簡單在國際單位制中，力的單位是牛頓牛頓這個(gè)單位就是根據(jù)牛頓第二定律來定義的：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1n，即1n=1kgm/s2可見，如果都用國際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡化為f=ma，這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式(3)當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，牛頓第二定律也是正確的，不過這時(shí)f代表的是物體所受外力的合力牛頓第二定律更一般的表述是：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同數(shù)學(xué)公式是：f合=ma5定律的理解牛頓第二定律是由物體在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情形下導(dǎo)出的，但由力的獨(dú)立作用原理可推廣到幾個(gè)力作用的情況，以及應(yīng)用于變力作用的某一瞬時(shí)還應(yīng)注意到定律表述的最后一句話，即加速度與合外力的方向關(guān)系，就是說，定律具有矢量性、瞬時(shí)性和獨(dú)立性，所以掌握牛頓第二定律還要注意以下幾點(diǎn)：(1)定律中各物理量的意義及關(guān)系f合是物體(研究對(duì)象)所受的合外力，m是研究對(duì)象的質(zhì)量，如果研究對(duì)象是幾個(gè)物體，則m為幾個(gè)物體的質(zhì)量和a為研究對(duì)象在合力f合作用下產(chǎn)生的加速度；a與f合的方向一致(2)定律的物理意義從定律可看到：一物體所受合外力恒定時(shí)，加速度也恒定不變，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；合外力隨時(shí)間改變時(shí)，加速度也隨時(shí)間改變；合外力為零時(shí)，加速度也為零，物體就處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 牛頓第二定律以簡單的數(shù)學(xué)形式表明了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系6鞏固練習(xí)(1)從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度可是我們用力提一個(gè)很重的物體時(shí)卻提不動(dòng)它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？答：沒有矛盾，由公式f=ma看，f合為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，這個(gè)力應(yīng)是合外力現(xiàn)用力提一很重的物體時(shí)，物體仍靜止，說明合外力為零由受力分析可知fn-mg=0(2)對(duì)一個(gè)靜止的物體施加一個(gè)力，物體一定做加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)嗎？答：略理由同上(3)下面哪些說法不對(duì)？為什么？a物體所受合外力越大，加速度越大b物體所受合外力越大，速度越大c物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小d物體的加速度大小不變一定受恒力作用答：b、c、d說法不對(duì)根據(jù)牛頓第二定律，物體受的合外力決定了物體的加速度而加速度大小和速度大小無關(guān)所以，b說法錯(cuò)誤物體做勻加速運(yùn)動(dòng)說明加速度方向與速度方向一致當(dāng)合外力減小但方向不變時(shí)，加速度減小但方向也不變，所以物體仍然做加速運(yùn)動(dòng)，速度增加c說法錯(cuò)誤加速度是矢量，其方向與合外力方向一致加速度大小不變，若方向發(fā)生變化時(shí)，合外力方向必然變化d說法錯(cuò)(三)課堂小結(jié)(可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié))1這節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，采用控制變量的方法進(jìn)行研究這一方法今后在電學(xué)、熱學(xué)的研究中還要用到我們根據(jù)已掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索規(guī)律是物體研究的重要方法2定義力的單位“牛頓”使得k=1，得到牛頓第二定律的簡單形式f=ma使用簡捷的數(shù)學(xué)語言表達(dá)物理規(guī)律是物理學(xué)的特征之一，但應(yīng)知道它所對(duì)應(yīng)的文字內(nèi)容和意義3牛頓第二定律概括了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系物體所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力為零，加速度為零即合外力決定了加速度，而加速度影響著物體的運(yùn)動(dòng)情況因此，牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運(yùn)動(dòng)構(gòu)成一個(gè)整體，其中的紐帶就是加速度五、說明1實(shí)驗(yàn)采用課文所述裝置，簡單直觀，易得出結(jié)論缺點(diǎn)是不夠精確，操作亦須謹(jǐn)慎，否則會(huì)出現(xiàn)誤差較大的情形重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可逆向操作驗(yàn)證先確定二小車距終點(diǎn)位移，然后放手由同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)驗(yàn)證，操作較容易有條件的學(xué)?？墒褂脷鈮|導(dǎo)軌、光電門進(jìn)行精確測量驗(yàn)證2通過定律