鲁科版高中物理必修一《牛顿第二定律》第二课时教案新版.docx

鲁科版高中物理必修一《牛顿第二定律》第二课时教案新版.docx

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鲁科版高中物理必修一《牛顿第二定律》第二课时教案新版

牛顿第二定律

一、教学目标

1、知识与技能：

1．理解牛顿第二定律的内容、知道表达式的确切含义．

2．知道牛顿第二定律如何简化，如何确定K值。

3．初步学会应用牛顿第二定律进行计算。

2、过程与方法：

1．通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律。

2．培养学生的概括能力、分析能力和判断推理能力．

3、情感态度与价值观：

1．渗透物理学研究方法的教育----实验、归纳、总结．

2．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣．

二、教材分析

1、本节课的地位和作用：

（1）牛顿第二定律是动力学的核心规律，是高一教材的重点和中心内容，在高中物理力学部分占有很重要的地位，因而理解牛顿第二定律就显得特别关键。

本节内容是在前一节实验基础上得出加速度和力、质量三者间的关系，然后为解决比例系数而得出力的单位问题，而后再辅之于例题。

这样处理，知识点过渡自然。

一方面，为应用牛顿第二定律打下基础，另一方面体现了知识服务于生活的精神。

（2）与旧教材相比，把实验独立出来了，可以大大缓解本节课的压力；而例题中，加进了方法分析，突出体现了能力的培养。

2、本节课教学重点与难点：

重点：

牛顿第二定律的特点

难点：

（1）牛顿第二定律四性的理解及力、速度、速度变化、加速度间的关系

（2）正交分解法的灵活应用。

三、教学思路与方法

本节课教学思路：

1、由学生回忆上节课的探究结论（F、m、a的关系）

2、探究结论如何用数学表达式表示a∝F/m,F=kma

3、探究最简单的表达式F=ma

4、通过各种探究、理解牛顿第二定律

5、探究利用牛顿第二定律解决实例的步骤和方法。

本节课的教学方法有：

探究、讲授、讨论、练习。

四、教学建议

1．在理解牛顿第二定律的确切含义时，要正确处理好学生的一个难点---力、速度、速度的变化量、加速度几者之间的关系；总结归纳出牛顿第二定律的四性（矢量性、瞬时性、因果性、同体性）。

2．在例1的教学中，要解决的是两个问题：

一是初步学会应用牛顿第二定律；二是要理解F、a正负号的含义。

但教材的求解中，前一个F合是矢量，而后一个F合却是指大小，这样做似乎不妥（有旁批也不解决问题），只需将F合=F-F阻改为将F合=F+F阻即可。

五、教学准备

牛顿第二定律的课件（幻灯片或Swif文件）

六、课堂教学设计（简）

教学环节

教学内容

师生互动

设计意图

引入

根据上节课实验用控制变量法得出加速度跟力、物体的质量的关系：

a∝F/m,

或F∝ma

师问：

上节实验得出什么结论？

（生答：

略）

师问:

能否用一个简单的数学公式表示出来呢？

（生答：

略）图象又是什么样的？

（生答：

略）

复习上节内容，引入本节内容，便于新课的展开。

并从实验中推得结论，培养学生的动手操作能力，并学习自己探讨问题。

牛顿第二定律

牛顿第二定律内容：

物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。

（1）将上式改写成等式：

F=kma

则上式简化为：

F=ma

（2）国际单位：

F合力：

牛;质量m:

千克加速度a:

m/s2

师问：

如何用数学表达式将上面的结论中表示出来?

生答：

略

师问：

如何把表达式写成等式?

生答：

略

师问：

如何把表达式简化?

（引出力的单位问题）

师说：

在国际单位中，合力F的单位是牛；质量m的单位是千克；加速度a的单位是m/s2，即1N=1kg·m/s2

提出问题，让学生自己探究，体验成功的喜悦；同时展现物理知识中包含的“美”，有利于激发和调动学生学习物理的积极性。

牛顿第二定律进一步表述

这是我们研究物体受到一个力时得出的结论，把它推广到几个力的作用时仍然适用，这样，牛顿第二定律进一步表述为：

物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。

用公式表示：

F合=ma

师问：

那么当有两个或更多的力作用时，牛顿第二定律还成立么？

如果还成立那么怎么运用牛顿第二定律呢？

（学生讨论）

师述：

这是我们研究物体受到一个力时得出的结论，把它推广到几个力的作用时仍然适用，这样，牛顿第二定律进一步表述为：

物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。

锻炼学生学习自己探讨问题的能力，通过对牛顿第二定律的延伸从而进一步理解，有利于发展学生的发散性思维能力。

练习1

练习1、物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力的方向，它们的关系是：

A．速度方向、加速度方向和合外力方向三者都是相同的

B．加速度方向总与合外力方向相同，速度方向与合外力方向可能相同，也可能相反

C．速度方向与合外力方向相同，加速度方向与合外力方向可能相同，也可能相反

D．速度方向、加速度方向和合外力方向三者可能都不相同

生：

思考讨论

师总结1：

答案为B。

根据牛顿第二定律，加速度的方向一定和速度的方向一致。

而当速度方向与加速度方向一致时，物体做加速运动；当速度方向与加速度方向相反时，物体做减速运动。

师总结2：

合外力的方向与速度方向没有关系，但和速度改变、加速度间却有着一一对应的关系。

首次应用牛顿第二定律，从问题的角度来巩固知识点，同时体会速度、速度改变、加速度和合外力三者间的关系，一题数练，达到巩固的目的。

应用举例1

例1：

某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，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，产生的加速度为多大？

假定汽车试车过程中受到的阻力保持不变

师：

学以至用，下面我们来看如何用牛顿第二定律解决汽车的刹车与启动中的力学问题。

师问：

对本例，同学们能够把你的分析方法说说吗？

如何来处理两个相反方向的矢量？

教师总结：

分析方法和符号规则

进一步把握牛顿第二定律及有关的内容；加强理解。

总结得出牛顿第二定律的“四性”

牛顿第二定律“四性”

1、矢量性；

2、瞬时性；

3、因果性；

4、同一体性。

师：

通过刚才的例题还可以看到牛顿第二定律是一个很简单的数学式子，但它蕴涵了复杂的物理含义。

师问：

我们都知道力、加速度都是矢量，那么，这两个矢量的方向有什么关系吗？

合外力改变加速度也改变么吗？

合外力和a是不是同时产生的？

还是先有力作用，再积累一段时间才产生加速度？

力是产生加速度的原因还是结果吗？

生：

略。

通过理论上的分析论证、逻辑推理，就可以使学生在学习物理的过程中得到科学方法的训练和科学素质的培养，并有利于加强学生的思维认知能力。

应用举例2

例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多大？

师:

同学们在运用牛顿第二定律解题时，可能会遇到一些较难处理的问题，如受到的几个力不共线时怎办？

看题。

生：

讨论

师:

归纳着重是一题多解问题和正交分析法的介绍。

进一步把握牛顿第二定律及有关的内容；加强解题方法指导，规范解题步骤

提出运用牛顿第二定律的运算步骤

做题步骤：

1、明确研究对象；

2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；

3、求出合力F合；

4、由F合=ma，求解。

师:

学习了牛顿第二定律，我们就要学着解题，解题步骤是关键。

解题步骤是：

1、明确研究对象；

2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；

3、求出合力F合；

4、由F合=ma，求解。

学习步骤，并强调每一步的关键，为以后解决实际问题打好基础。

练习2

练习2、用3N的水平恒力，在水平面上拉一个质量为2kg的木块，从静止开始运动，2s内的位移为2m，则木块所受的滑动摩擦力为多大？

师:

下面请同学们独立完成下题。

生：

动手练习。

师:

巡查指导。

巩固知识点，规范解题步骤

小结

教师对本节重点进行小结。

（1）定律内容、表达式

（2）对定律的理解：

同向性、同时性、同体性、同单位、独立性（力的独立作用原理）

（3）适用范围

总结本节课重点知识。

强化学习内容，交流心得体会。

二、力学单位制

师：

同学们，今天我们一起来讨论物理研究计算中如何使用单位的问题。

在进行新课之前，我们先来讨论下面几个问题。

1、什么叫做单位

答：

测量是将待测的量与一个选来作为标准的同类量进行比较，确定待测量是该同类标准量的多少倍的过程。

选来作为标准的同类量称之为单位，比如：

1790年：

巴黎会议约定：

通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为1米；千克（kilogram）：

1立方分米的水在其密度最大时的温度（约为4摄氏度）下的质量。

倍数称为测量数值。

测量值=测量数值×单位。

长度=8.00厘米

2、位移、质量、时间、速度、加速度以及力的单位是什么？

生：

位移常用的单位有厘米、米、千米等；质量的单位有克、千克、吨等；时间单位有秒、分、小时等；速度单位有米每秒、千米每小时等；加速度的单位有m/s2、cm/s2等；力的单位有N。

2、单位换算

师：

那36km/h与12m/s两个速度相比较，哪个大？

生：

要比较两个速度的大小必须先统一单位，先把36km/h转化成多少m/s？

师：

那如何进行单位换算呢？

生：

数值不变，只将单位进行换算就行了，比如

10m/s<12m/s

例1、完成下列单位换算：

（1）0.1mg=_____________kg

（2）4.2t=_____________kg

（3）54km／h=____________m/s（4）

____________

带领学生看图片：

姚明的身高

各个国家、地区以及各个历史时期,都有各自的计量单位。

以长度为例：

欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位,称为掌尺.在英国,1掌尺=7.62cm;在荷兰,1掌尺=10cm；英尺是8世纪英王的脚长,1英尺=0.3048m。

10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸,1英寸=2.54cm。

这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm定为1码，1码=91cm.

我国，从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺=0.2309m到0.3558m的变化，其差距相当悬殊。

3、国际单位制

师：

大家也看到了，如果单位不统一，或者说不同的地方对单位有不同的规定，那对于我们研究问题很不方便，所以有必要对单位进行统一的规定。

为了便于交流合作，1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制。

简称SI

思考：

1、数码产品的接口为什么要统一？

2、为什么欧盟要发行统一的货币-欧元？

4、基本单位和导出单位

师：

如果我们不小心忘记了某个物理量的单位怎么办呢？

有没有办法从脑海里把这个单位找回来呢？

生：

能，根据对应的物理公式就可以。

比如根据公式

，如果位移用米做单位，时间用秒做单位，得出的速度的单位就是米每秒；根据公式

，速度用米每秒做单位，时间用秒做单位，得出加速度的单位就是米每二次方秒。

师：

这位同学回答得非常好！

由此可见：

物理学的关系式不仅确定物理量之间的关系，也确定了物理量单位之间的关系。

而且从刚才所讲可以看出：

只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其它物理量的单位。

这些被选定的物理量叫做基本量，基本量的单位叫做基本单位。

由基本量根据物理关系推导出来的其它物理量叫做导出量，导出量的单位叫做导出单位。

基本单位和导出单位一起组成了单位制。

师：

国际单位制中选定了七个基本物理量，大家看课本上的图表。

其中需要我们牢记的是力学范围内的三个基本量：

长度、质量、时间，对应的基本单位分别是米（米是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内的行程）、千克（千克等于国际千克原器的质量）、秒（秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间）。

力学范围内的单位制

例2、现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空.（填序号字母）

A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量

F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克K.厘米/秒

（1）属于物理量的是ADEHI

（2）在国际单位制中，作为基本物理量有EHI

（3）属于基本单位的是FGJ，属于导出单位的是BCK。

（4）在国际单位中属于基本单位的是FJ，属于导出单位的是BC

【解析】：

凡是基本量的单位均是基本单位，像厘米、分米等，会有相当一部分同学可能会把国际单位制的基本单位与基本单位混为一谈。

导出单位是由基本单位组合成的，长度单位为m，时间单位为s，则速度单位必是m/s，若长度单位为cm，时间单位为s，则速度单位必cm/s。

5、国际单位制与公式成立条件

师：

看完表格后难道没有同学感到奇怪：

力学范围内的基本单位怎么没有力的单位牛顿啊？

生：

力的单位可以在基本单位的基础上用公式推导出来。

根据

，质量的单位用千克，加速度单位用米每二次方秒，得到力的单位是千克米每二次方秒，由于这个名称太长，人们才给了它另一个简单的名称：

牛顿，即1牛顿=1千克米每二次方秒。

师：

由此可见，力的单位是导出单位。

例3、如果质量的单位用克，加速度单位用米每二次方秒，力的单位用牛顿，则公式

还成立吗？

答：

如果成立的话就有1牛顿=1克米每二次秒，而我们已知国际单位制上已规定1牛顿=1千克米每二次方秒，所以公式

不成立，如果质量单位要用克，则公式应改为

【牢记】：

1、计算时必须保证公式两边使用的是同一单位制，最好是国际单位制。

如：

要用公式

，那公式中的位移单位是m，时间单位是秒，速度单位是米每秒。

如果我们计算时时间单位用小时，位移用米，速度用米每秒，那公式就得变形为

2、在统一已知量的单位后，计算时只需要在最后的结果上加上单位即可，过程中不需要一一写出各量的单位。

补充资料

中国古代的单位制

度是指长度的计量标准，单位有丈、尺、寸等；

量是指容量的计量标准，单位有斗、升等；

衡是指质量的计量标准，单位有斤、两等

《孔子家语》：

布手知尺，布指知寸

商代骨尺长16.95厘米、宽1.8厘米

《尔雅》：

“掬，一升也。

”

十升为斗

商鞅铜方升

全长18.7cm、内口长12.4cm、宽6.9cm、深2.3cm、容积202ml

新莽始建国铜方斗

通长23.92cm，高11cm，

口方14.75cm。

容积1940ml。

秦始皇诏文权

通高5.3cm，

径4.7cm，

重260g

匠石运斤成风，听而斫之，尽垩而鼻不伤。

——《庄子·徐无鬼》

《说文》：

“斤，斫木斧也。

”

人们常常借用斧的重量作为一个单位，与其他交换物相比较从事交易活动，后来，斧便逐渐地过渡为一个重量单位——斤

英制

英制单位是一种起源于英国、并在其前殖民地和英联邦国家使用的单位制

长度单位

英寸（吋inch）（1英寸＝2.54厘米）

10世纪：

英王埃德加大拇指的第一个指节的长度。

14世纪：

从大麦穗中选取3粒最大的麦粒排成一行，其长度就是一英寸。

英尺（呎foot）（1英尺＝12英寸＝30.48厘米）

9世纪：

英国查理曼大帝的脚板的长度。

16世纪：

德国：

某一个礼拜日最先从教堂里走出来的16个男子的左脚长度平均值。

码（yard）（1码＝3英尺＝91.44厘米）

12世纪：

英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。

磅（pound）（1磅=454克）

一颗从麦穗的中间抽取的大麦的重量的7000倍

米制

米（metre）：

1790年：

巴黎会议约定：

通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定义为1米。

铂铱合金制成的国际米原器

千克（kilogram）：

1立方分米的水在其密度最大时的温度（约为4摄氏度）下的质量。

铂铱合金制成的国际千克原器

时间的单位

年：

地球绕太阳一周所用的时间。

月：

月球绕地球一周所用的时间。

日:

地球自转一周所用的时间。

秒：

一个平太阳日的1/86400为一秒

1999年9月23日：

1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。

火星大气层的最小安全距离：

大约85km～100km，

预定140km～150km。

实际：

探测器距火星表面最近仅57km。

探测器在火星大气中被“火葬”。

1999年9月30日的调查报告：

造成飞行高度太低的原因是公制和英制的转换问题!

洛克希德马丁公司提供资料，以便喷射推进实验室每天两次启动小推进器，来调整太空船的航向。

导航员认为启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位，不料这些资料却是以英制的“磅”为单位，结果导致太空船的航向出现微小偏差。

日积月累，终于差之毫厘，谬以千里。

就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。

七、总结分析

【牢记】：

1、F与a的同向性。

2、F与a的瞬时性。

3、力的独立性原理。

4、F可以突变，a可以突变，但v不能突变。

5、牛二只适用于惯性参考系

6、牛二适用于宏观低速运动的物体

7、

是定义式、度量式；

是决定式。

两个加速度公式，一个是纯粹从运动学（现象）角度来研究运动；一个从本质内因进行研究。

就像农民看云识天气，掌握天气规律，但并不知道云是如何形成的，为什么不同的云代表不同的天气。

就像知道有加速度却不知道为何会有。

8、不能认为牛一是牛二在合外力为0时的特例。

例4、从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。

可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？

为什么？

答：

没有矛盾，从

角度来看，因为提不动，所以静止，则合外力为0，所以加速度也为0；从

角度来看，物体受三个力，支持力、重力、向上提的力。

这三个力产生的加速度相互抵消，所以合加速度也是0。

用牛顿第二定律解题的方法和步骤

1、明确研究对象（隔离或整体）

2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图

3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F合

4、列方程求解

①物体受两个力：

合成法

②物体受多个力：

正交分解法（沿运动方向和垂直于运动方向分解）

（运动方向）

（垂直于运动方向）