高中物理 第四章 力與運動 第四節(jié) 牛頓第二定律教案2 粵教版必修1.doc

第4節(jié) 牛頓第二定律主要教學過程 （一）引入新課 （二）教學過程設計 1實驗設計 （1）啟發(fā)學生技如下思路得出實驗方法：對于一個物體（使m不變），不受力時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）作用于不同物體質量小的易被拉動質量越小加速度越大。 就是說，在研究三個變量的關系時，要使其中一個量不變，即控制變量的方法。（2）啟發(fā)學生按如下思路得出實驗原理：測定物體加速度的方法有多種，如利用打點計時器、分析紙帶等，這些方法較精確但費時尋找一種用其它物理量直觀反應加速度大小的辦法由運動公式可知在相同時間內位移與加速度成正比。我們的實驗就是由兩個小車在相同時間內的位移來反映加速度大小跟力和質量的關系。2實驗裝置實驗彩必修本所述裝置稍加改進。在圖1中a、b、c三個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。木板側面的的刻度用以讀出位移大小。3實驗過程（并演示多媒體課件）（1）加速度跟力的關系使用兩個相同的小車，滿足 ；在連小車的繩端分別掛一個鉤碼和兩個鉤碼，使f1=f2。將二小車拉至同一起點處，記下位置。放手后經一段時間使二小車同時停止，滿足時間t相同。讀出二小車的位移填入表1： 第一次第二次m/kgf1/ns/mf/ns/m小車10.20.20.320.30.31小車20.20.20.10.150.10改變f重復實驗， ，比較可得，在誤差允許的范圍內，f（2）加速度跟質量的關系將小車1加上0.2kg砝碼，使m1=2m2；二小車前面繩端都掛一個鉤碼，使f1=f2。將二小車拉至同一起點處放開經一段時間使其同時停止，讀出各小車位移記入表2： 第一次第二次f/nm/kgs/mm/kgs/m小車10.10.40.15 小車20.10.20.31 比較可得由得【課件演示】演示前設問：1.實驗原理是什么？采用何種科研方法？2.實驗中要觀察什么現(xiàn)象？記錄哪些數據？3.根據數據分析得出什么結論？演示過程：取兩個質量相同的小車,放在光滑水平板上,繩的另一端跨過定滑輪,各掛一個盤,盤里分別放著數目不等的砝碼,使兩個小車在拉力作用下做加速運動.拉力大小可以認為等于砝碼（包括砝碼盤）的重量.小車質量和力的大小,可以通過增、減砝碼來改變,車的后端也分剔系上繩,用一只夾子夾住兩根細繩,用以同時控制兩輛小車,使他們同時運動和停止.4定律導出（1）由上述實驗結果：f，可得出物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質量成反比，即牛頓第二定律的基本關系。寫成數學表達式為或fma（2）上式可寫為等式fkma，式中k為比例常數。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。牛頓這個單位就是根據牛頓第二定律來定義的：使質量是1kg的物體產生1m/s2的加速度的力為1n，即1n=1kgm/s2?？梢?，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fma，這就是牛頓第二定律的數學公式。（3）當物體受到幾個力的作用時，牛頓第二定律也是正確的，不過這時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，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。數學公式是：。5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動的情形下導出的，但由力的獨立作用原理可推廣到幾個力作用的情況，以及應用于變力作用的某一瞬時。還應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系，就是說，定律具有矢量性、瞬時性和獨立性，所以掌握牛頓第二定律還要注意以下幾點：（1）定律中各物理量的意義及關系是物體（研究對象）所受的合外力，m是研究對象的質量，如果研究對象是幾個物體，則m為幾個物體的質量和。a為研究對象在合力作用下產生的加速度；a與的方向一致。（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，加速度也恒定不變，物體做勻變速直線運動；合外力隨時間改變時，加速度也隨時間改變；合外力為零時，加速度也為零，物體就處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第二定律以簡單的數學形式表明了運動和力的關系。6鞏固練習（1）從牛頓第二定律知道，無論怎樣小的力都可以使物體產生加速度?？墒俏覀冇昧μ嵋粋€很重的物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？為什么？答：沒有矛盾，由公式fma看，為合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產生加速度，這個力應是合外力。現(xiàn)用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力為零。由受力分析可知fnmg=0。（2）對一個靜止的物體施加一個力，物體一定做加速運動，對嗎？答：略。理由同上。（3）下面哪些說法不對？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動，當合外力逐漸減小時，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。根據牛頓第二定律，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。所以，b說法錯誤。物體做勻加速運動說明加速度方向與速度方向一致。當合外力減小但方向不變時，加速度減小但方向也不變，所以物體仍然做加速運動，速度增加。c說法錯誤。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，合外力方向必然變化。d說法錯。（三）課堂小結（可引導學生總結）1這節(jié)課以實驗為依據，采用控制變量的方法進行研究。這一方法今后在電學、熱學的研究中還要用到。我們根據已掌握的知識設計實驗、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fma。使用簡捷的數學語言表達物理規(guī)律是物理學的特征之一，但應知道它所對應的文字內容和意義。3牛頓第二定律概括了運動和力的關系。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動情況。因此，牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運動構成一個整體，其中的紐帶就是加速度。（四）、作業(yè)課本p53練習二（五）、板書設計：說明1本課以必修教材為依據。實驗采用課文所述裝置，簡單直觀，易得出結論。缺點是不夠精確，操作亦須謹慎，否則會出現(xiàn)誤差較大的情形。重復實驗時，也可逆向操作驗證。先確定二小車距終點位移，然后放手由同時到達終點驗證，操作較容易。有條件的學?？墒褂脷鈮|導軌、光電門進行精確測量驗證。2通過定律的探求過程，滲透物理學研究方法，是整個物理教學的重要內容和任務。本節(jié)內容即為一典型探求過程：運用控制變量、實驗歸納的方法研究三個變量的關系。這種方法在熱學中研究p、v、t三量關系，在電學中u、d、e的關系等都要用到。這是人類認識世界的常用方法。所以本節(jié)課不只是讓學生掌握牛頓第二定律，更應知道定律是如何得出的。3牛頓第二定律通過加速度將物體的運動和受力緊密聯(lián)系，使前三章構成一