牛頓第二定律教案2

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1、牛頓第二定律一、教學(xué)目標(biāo)1．物理知識(shí)方面的要求：(1)掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)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(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。2．以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)觀察、測(cè)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Α⒏爬芰头治鐾评砟芰Α?．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

2、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(shuō)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(jiǎn)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(lái)說(shuō)是較困難的。這一難點(diǎn)在本課中可通過(guò)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

3、后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過(guò)程中去體會(huì)和理解。三、教具小車、木板、滑輪、鉤碼、投影儀。四、主要教學(xué)過(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探求。(二)教學(xué)過(guò)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

4、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(shuō)，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(cè)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(lái)反映加速度大小跟力和質(zhì)量的關(guān)系(2)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)采用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

5、金屬環(huán)以控制線繩位置不使脫落；另外通過(guò)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(guò)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?第一次第二次?m/kgF1/Ns/mF′/Ns′/m小車10.20.20.320.30.31小車20.20.10

6、.150.10.10?比較可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，a∝F。(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(kāi)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???4．定律導(dǎo)出成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，即牛頓第二定律的基本關(guān)系。寫成數(shù)學(xué)(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，

7、則公式更為簡(jiǎn)單。在國(guó)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(lái)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=1kg·m/s2?？梢?jiàn)，如果都用國(guó)際單位制中的單位，就可以使k=1，那么公式則簡(jiǎn)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(guò)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=ma。5．定律的理解牛頓第二定律是由物

8、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(shuō)，定