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牛頓第二定律

發布時間:2022-12-15

牛頓第二定律(精選15篇)

牛頓第二定律 篇1

  教學目標

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出:規定了合適的力的單位后,的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和,讓學生重新認識出中所給公式 .

  教學設計示例

  教學重點:

  教學難點:對的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即 .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或 .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為: .或

  4、對的理解:

  (1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇2

  教學目標

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出:規定了合適的力的單位后,的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和,讓學生重新認識出中所給公式 .

  教學設計示例

  教學重點:

  教學難點:對的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即 .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或 .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為: .或

  4、對的理解:

  (1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇3

  教學目標 

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出:規定了合適的力的單位后,的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和,讓學生重新認識出中所給公式 .

  教學設計示例

  教學重點

  教學難點 :對的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即 .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或 .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為: .或

  4、對的理解:

  (1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇4

  教學目標 

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出:規定了合適的力的單位后,的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和,讓學生重新認識出中所給公式 .

  教學設計示例

  教學重點

  教學難點 :對的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即 .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或 .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為: .或

  4、對的理解:

  (1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇5

  教學目標 

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出:規定了合適的力的單位后,的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和,讓學生重新認識出中所給公式 .

  教學設計示例

  教學重點

  教學難點 :對的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即 .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或 .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為: .或

  4、對的理解:

  (1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇6

  一、教學目標

  1.物理知識方面的要求:

  (1)鞏固記憶牛頓第二定律內容、公式和物理意義;

  (2)掌握牛頓第二定律的應用方法.

  2.通過例題分析、討論、練習使學生掌握應用牛頓定律解決力學問題的方法,培養學生的審題能力、分析綜合能力和運用數學工具的能力.

  3.訓練學生解題規范、畫圖分析、完善步驟的能力.

  二、重點、難點分析

  1.本節為習題課,重點內容是選好例題,講清應用牛頓第二定律解決的兩類力學問題及解決這類問題的基本方法.

  2.應用牛頓第二定律解題重要的是分析過程、建立圖景;抓住運動情況、受力情況和初始條件;依據定律列方程求解.但學生往往存在重結論、輕過程,習慣于套公式得結果,所以培養學生良好的解題習慣、建立思路、掌握方法是難點.

  三、教具

  投影儀、投影片、彩筆.

  四、主要教學過程

  (一)引入新課

  牛頓第二定律揭示了運動和力的內在聯系.因此,應用牛頓第二定律即可解答一些力學問題.

  我們通過以下例題來體會應用牛頓第二定律解題的思路、方法和步驟.

  (二)教學過程設計

  1.已知受力情況求解運動情況

  例題1(投影)  一個靜止在水平面上的物體,質量是2kg,在水平方向受到5.0n的拉力,物體跟水平面的滑動摩擦力是2.0n.

  1)求物體在4.0秒末的速度;

  2)若在4秒末撤去拉力,求物體滑行時間.

  (1)審題分析

  這個題目就是根據已知的受力情況來求物體的運動情況.前4秒內運動情況:物體由靜止在恒力作用下做勻加速直線運動,t=4.0s.受力情況:f=5.0n,f=2.0n,g=n;初始條件:v0=0;研究對象:m=2.0kg.求解4秒末的速度vt.4秒后,撤去拉力,物體做勻減速運動,v′t=0.受力情況:g=n、f=2.0n;初始條件:v′0=vt,求解滑行時間.

  (2)解題思路

  研究對象為物體.已知受力,可得物體所受合外力.根據牛頓第二定律可求出物體的加速度,再依據初始條件和運動學公式就可解出前一段運動的末速度.運用同樣的思路也可解答后一段運動的滑行距離.

  (3)解題步驟(投影)

  解:確定研究對象,分析過程(畫過程圖),進行受力分析(畫受力圖).

  前4秒  根據牛頓第二定律列方程:

  水平方向 

  f-f=ma

  豎直方向 

  n-g=0

  引導學生總結解題步驟:確定對象、分析過程、受力分析、畫圖、列方程、求解、檢驗結果.

  (4)討論:若無第一問如何解?實際第一問的結果是第二問的初始條件,所以解題的過程不變.

  (5)引申:這一類題目是運用已知的力學規律,作出明確的預見.它是物理學和技術上進行正確分析和設計的基礎,如發射人造地球衛星進入預定軌道,帶電粒子在電場中加速后獲得速度等都屬這一類題目.

  2.已知運動情況求解受力情況

  例題2(投影) 一輛質量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛,現在讓它在12.5m的距離內勻減速地停下來,求所需的阻力.

  (1)審題分析

  這個題目是根據運動情況求解汽車所受的阻力.研究對象:汽車m=1.0×103kg;運動情況:勻減速運動至停止vt=0,s=12.5m;初始條件:v0=10m/s,求阻力f.

  (2)解題思路

  由運動情況和初始條件,根據運動學公式可求出加速度;再根據牛頓第二定律求出汽車受的合外力,最后由受力分析可知合外力即阻力.

  (3)解題步驟(投影)

  畫圖分析

  據牛頓第二定律列方程:

  豎直方面              

  n-g=0

  水平方面

  f=ma=1.0×103×(-4)n=-4.0×103n

  f為負值表示力的方向跟速度方向相反.

  引導學生總結出解題步驟與第一類問題相同.

  (5)引申:這一類題目除了包括求出人們熟知的力的大小和方向,還包括探索性運用,即根據觀測到的運動去認識人們還不知道的物體間的相互作用的特點.牛頓發現萬有引力定律、盧瑟福發現原子內部有個原子核都屬于這類探索.

  3.應用牛頓第二定律解題的規律分析(直線運動)

  題目類型流程如下

  由左向右求解即第一類問題,可將vt、v0、s、t中任何一個物理量作為未知求解.

  由右向左求解即第二類問題,可將f、f、m中任一物量作為未知求解.

  若阻力為滑動摩擦力,則有f-μmg=ma,還可將μ作為未知求解.

  如:將例題2改為一物體正以10m/s的速度沿水平面運動,撤去拉力后勻減速滑行2.5m,求物體與水平面間動摩擦因數.

  4.物體在斜向力作用下的運動

  例題3(投影)  一木箱質量為m,與水平地面間的動摩擦因數為μ,現用斜向右下方與水平方向成θ角的力f推木箱,求經過t秒時木箱的速度.

  解:(投影)

  畫圖分析:

  木箱受4個力, 將力f沿運動方向和垂直運動方向分解:

  水平分力為

  fcosθ

  豎直分力為

  fsinθ

  據牛頓第二定律列方程, 豎直方向

  n-fsinθ-g=0                   ①

  水平方向

  fcosθ-f=ma                   ②

  二者聯系                  

  f=μn                  ③

  由①式得 n=fsinθ+mg  代入③式有

  f=μ(fsinθ+mg)

  代入②式有 fcosθ-μ(fsinθ+mg)=ma  ,得

  可見解題方法與受水平力作用時相同.

  (三)課堂小結(引導學生總結)

  1.應用牛頓第二定律解題可分為兩類:一類是已知受力求解運動情況;一類是已知運動情況求解受力.

  2.不論哪種類型題目的解決,都遵循基本方法和步驟,即分析過程、建立圖景、確定研究對象、進行受力分析、根據定律列方程,進而求解驗證效果.在解題過程中,畫圖是十分重要的,包括運動圖和受力圖,這對于物體經過多個運動過程的問題更是必不可少的步驟.

  3.在斜向力作用下,可將該力沿運動方向和垂直運動方向分解,轉化為受水平力的情形.解題方法相同.

  五、說明

  1.例題1在原題基本上增加了一個運動過程,目的是強調過程圖和受力圖的重要性.因為有些學生對此不夠重視而導致錯誤,尤其是以后遇到復雜問題的處理時更加突出,比如不注意各段運動中物體受力情況的變化和與之相關的加速度的變化,用前一段運動的加速度代入后一段運動方程進行運算,得出錯誤結果.但教材中節練習題和章習題中沒有這類題目,所以可根據學生情況加以取舍.

  2.解題過程反復強調分析方法、解題步驟,意在培養學生的良好解題習慣和書寫規范,由于解題過程要力求詳盡,故本課密度較大.為此,解題過程可利用投影片以節省時間.

  3.例題中增加了斜向力作用的情形,目的是使學生注意豎直方向運動方程的建立,對水平方向物理量的影響.因為學生長時間只考慮水平方向受力,就會忽視了豎直方向的受力分析,認為在任何情況下都無須考慮豎直方向受力.另外,了解到斜向力分解后的解題方法仍是前面所述的基本方法,從而體會對復雜問題的處理方法,以鞏固基本知識、基本方法.但不提及建立坐標和正交分解,這一部分亦可據學生情況取舍.

牛頓第二定律 篇7

  5、用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟

  略

  例1:物體運動的速度方向、加速度方向與作用在物體上合外力的方向之間的關系是: a.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的

  b.速度方向可與加速度成任何夾角,但加速度方向總是與合外力的方向相同

  c.速度方向總是與合外力方向相同,而加速度方向可能與速度方向相同,也可能不相同

  d.速度方向總是與加速度方向相同,而速度方向可能與合外力方向相同,也可能不相同。 

  此正確答案應為b

  例2:一個物體受幾個力的作用而處于靜止狀態,若保持其余幾個力不變,而將其中一個力f1逐漸減小到零,然后又逐漸增大到f1(方向不變),在這個過程中,物體的

  a.加速度始終增大,速度始終增大  

  b.加速度始終減小,速度始終增大 

  c.加速度先增大,后減小,速度始終增大直到一定值

  d.加速度和速度都是先增大后減小 

  此題答案應為“c”

  例3:如圖所示,在馬達驅動下,皮帶運輸機的皮帶以速率v向右水平運行,現將一塊磚正對皮帶上的a點輕輕地放在皮帶上,此后 

  a.一段時間內,磚塊將在滑動摩擦力的作用下對地做加速運動 

  b.當磚的速率等于v時,磚塊與皮帶間摩擦力變為靜摩擦力 

  c.當磚塊與皮帶相對靜止時它位于皮帶上a點的右側的某一點b

  d.磚塊在皮帶上有可能不存在磚塊與皮帶相對靜止的狀態 

  此題答案應為ad

  例4:自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸,從它接觸彈簧開始到彈簧后縮到最短的過程中,小球的速度、加速度的變化情況是怎樣的? 

  解答:運動過程分三段 

  (1)加速度逐漸減小的變加速運動

  (2)速度達到最大

  (3)加速度逐漸增大的變減速運動,直到速度減小為零

  例5:如圖所示,質量均為m的a、b兩球之間系著一條不計質量的輕彈簧,放在光滑的水平面上,a球緊靠墻壁,今用力f將b球向左推壓彈簧,平衡后,突然將力f撤去的瞬間,則

  a.a球的加速度為  

  b.a球的加速度為零

  c.b球的加速度為  

  d.b球的加速度為0 

  此題正確答案應為bc

  例6:一質量為m的小球,用兩根細繩懸吊處于靜止,其中a、b繩水平,ob繩與豎直方向成 角,如圖所示

  (1)當剪斷水平繩ab的瞬間,小球加速度多大?方向如何?此時繩ob的拉力多大? (2)若剪斷繩ob,則小球的加速度又是多大?方向如何?繩ab的拉力多大? 

  解:(1)剪斷水平繩ab時,由于得力的作用效果,重力的一個分力拉bo繩,另一個分力使球沿垂直于繩ob的方向向下運動,mgsin = ma, ∴ a = g sin  ,方向垂直于ob向下,繩ob的拉力tob = mg cos 

  (2)當剪斷ob繩,此時小球在重力作用下沿豎直方向向下運動,其加速度就是重力加速度g,而繩ab的拉力為零。

  例7:一根質量為m的木棒,上端用細繩系在天花板上,棒上有一質量為m的猴子,如圖所示,若將繩子剪斷,猴子沿棒向上爬,仍保持與地面間高度不變,求這時木棒下落的加速度。

  解法一:分別以棒和猴為對象,作其受力分析圖。

  猴子:mg = f   (1)

  木棒:mg + f = ma (2)

  (1)(2)聯立:mg + mg = ma

  ∴ 

  解法二: 

  由牛頓第二定律有:

  (m + m)g = ma,∴ 

  五、力學單位制

  1、什么是單位制: 

  基本單位和導出單位一起組成了單位制

  2、力學單位制

  在力學中,我們選定長度、質量和時間三個物理量的單位,作為基本單位,力學中的導出單位,如:速度單位,加速度單位,力的單位,密度單位等。

  3、國際單位制的物理意義。

牛頓第二定律 篇8

  5、用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟

  略

  例1:物體運動的速度方向、加速度方向與作用在物體上合外力的方向之間的關系是: A.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的

  B.速度方向可與加速度成任何夾角,但加速度方向總是與合外力的方向相同

  C.速度方向總是與合外力方向相同,而加速度方向可能與速度方向相同,也可能不相同

  D.速度方向總是與加速度方向相同,而速度方向可能與合外力方向相同,也可能不相同。

  此正確答案應為B

  例2:一個物體受幾個力的作用而處于靜止狀態,若保持其余幾個力不變,而將其中一個力F1逐漸減小到零,然后又逐漸增大到F1(方向不變),在這個過程中,物體的

  A.加速度始終增大,速度始終增大  

  B.加速度始終減小,速度始終增大 

  C.加速度先增大,后減小,速度始終增大直到一定值

  D.加速度和速度都是先增大后減小

  此題答案應為“C”

  例3:如圖所示,在馬達驅動下,皮帶運輸機的皮帶以速率v向右水平運行,現將一塊磚正對皮帶上的A點輕輕地放在皮帶上,此后 

  A.一段時間內,磚塊將在滑動摩擦力的作用下對地做加速運動 

  B.當磚的速率等于v時,磚塊與皮帶間摩擦力變為靜摩擦力 

  C.當磚塊與皮帶相對靜止時它位于皮帶上A點的右側的某一點B

  D.磚塊在皮帶上有可能不存在磚塊與皮帶相對靜止的狀態 

  此題答案應為AD

  例4:自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸,從它接觸彈簧開始到彈簧后縮到最短的過程中,小球的速度、加速度的變化情況是怎樣的? 

  解答:運動過程分三段 

  (1)加速度逐漸減小的變加速運動

  (2)速度達到最大

  (3)加速度逐漸增大的變減速運動,直到速度減小為零

  例5:如圖所示,質量均為m的A、B兩球之間系著一條不計質量的輕彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠墻壁,今用力F將B球向左推壓彈簧,平衡后,突然將力F撤去的瞬間,則

  A.A球的加速度為  

  B.A球的加速度為零

  C.B球的加速度為  

  D.B球的加速度為0

  此題正確答案應為BC

  例6:一質量為m的小球,用兩根細繩懸吊處于靜止,其中A、B繩水平,OB繩與豎直方向成 角,如圖所示

  (1)當剪斷水平繩AB的瞬間,小球加速度多大?方向如何?此時繩OB的拉力多大? (2)若剪斷繩OB,則小球的加速度又是多大?方向如何?繩AB的拉力多大? 

  解:(1)剪斷水平繩AB時,由于得力的作用效果,重力的一個分力拉BO繩,另一個分力使球沿垂直于繩OB的方向向下運動,mgsin =ma, ∴ a =g sin  ,方向垂直于OB向下,繩OB的拉力TOB =mg cos 

  (2)當剪斷OB繩,此時小球在重力作用下沿豎直方向向下運動,其加速度就是重力加速度g,而繩AB的拉力為零。

  例7:一根質量為M的木棒,上端用細繩系在天花板上,棒上有一質量為m的猴子,如圖所示,若將繩子剪斷,猴子沿棒向上爬,仍保持與地面間高度不變,求這時木棒下落的加速度。

  解法一:分別以棒和猴為對象,作其受力分析圖。

  猴子:mg =f   (1)

  木棒:Mg + f =Ma (2)

  (1)(2)聯立:Mg + mg =Ma

  ∴ 

  解法二: 

  由牛頓第二定律有:

  (M + m)g =Ma,∴ 

  五、力學單位制

  1、什么是單位制: 

  基本單位和導出單位一起組成了單位制

  2、力學單位制

  在力學中,我們選定長度、質量和時間三個物理量的單位,作為基本單位,力學中的導出單位,如:速度單位,加速度單位,力的單位,密度單位等。

  3、國際單位制的物理意義。

牛頓第二定律 篇9

  《牛頓第二定律》

  ——湘鄂邊教學比武一等獎教學反思

  常德市第一中學     張 銳

  第二十三屆湘鄂邊教學比武結束了。告別了美麗的宜昌,美麗的夷陵中學,我心里更多的卻是遺憾。“遺憾是殘缺的美吧!”我想。我也常對學生說,人生中總是免不了遺憾的,我們能做的就是在遺憾中辨析得失,將遺憾減少到最少。的確,當我一次次反思著這堂課,回味著這份遺憾時,卻覺得,不只是遺憾了!

  得意

  我以為,在課前我已做了充分的的預設,我甚至有點得意。因為,我在教案上不僅將每個環節的時間調控精確到分秒,還將學生可能生成的東西也羅列了下來。比如說,在應用環節,要求學生分析求合力的各種方法時,可以有多種方法,針對每種方法,我將采用不同的評價方式,很幸運,預設和生成是吻合的。再比如,在分析圖像環節,我對可能出現的各種圖像做了預判,再根據這種預判做出相應的處理方式。再比如,備課過程中,我一開始對傳感器的原理還不是很清楚,于是我通過上網的和電話查詢的方式得到了答案,并且將其自然的穿插在課堂中,使得學生對傳感器的原理更加清楚,更加便于后來的教學。

  意外

  到這里為止,課堂生成就如一部手機的廣告語——一切盡在掌握。但是,“課堂是動態的藝術,是極具現場性的,是一個即時性的舞臺”。就像一個運動品牌的廣告語——一切皆有可能。說得真的一點沒錯,在和學生合作做實驗時,沒有想到是事情發生了——滑輪突然掉落。沒有辦法,只得現場安裝,這樣的話會使得本來時間就很緊的課變得時間更緊,而且,在安裝的這段時間,學生也不能沒有事情做,于是我說了一句:“我們做任何實驗都不可能不出問題,出了問題就要馬上解決問題,重要的是我們能夠解決問題,充分體驗實驗的過程,享受解決問題的樂趣。”簡單的一句話時間,滑輪已經安裝好,可以繼續進行實驗了,有驚無險。

  其實在這堂課之前還有一個意外,就是這里的場地條件和我預想的有很大的出入:投影很不清晰;主機離講臺太遠,我無法接好數據采集器的線;講臺太高、太小,如果儀器放在講臺上,數據線沒那么長,如果儀器不放在講臺上,又太低,學生看不到實驗操作。最后我們幾個老師一直將儀器調試到快十二點才回去休息。

  遺憾

  可是最終我們還是只能將儀器放在學生課桌上,這樣的話就太低了,課后就有老師提出,后面的學生看不到我做的實驗,又因為投影不太清晰,后面的學生看不太清采集到的數據,嚴重影響了整堂課的效果,又因為滑輪掉落的意外,使得時間緊促,到后面為了完成教學任務,不得不加快速度,這樣又產生了趕時間的嫌疑。

  當然,這堂課最大的遺憾卻是來自本堂課設計本身,主要是學生的參與面太小,留給學生思考的東西太少,教師講的太多,到最后雖然改進了很多,但仍因教學內容太多,進度太緊而忽視了學生個性化的發展。這可能是最大的遺憾吧。

  思索

  這些遺憾,雖然有些解決的很漂亮,但是有些卻因為我的考慮不周到而無法解決,這讓我看到了自己作為教師,在環境預想上的缺憾。面對預設外的生成,我沒有考慮完全,這是教師必須具備的一種才能和素養。當然這一素養的提高不可能是一蹴而蹴的,需要我慢慢的去體會。而更重要的是,我看清了在一堂課中,在對待學生的態度上,并不如自己一向認為的那樣民主平等。在學生的生成和預設的教案之間,我選擇了后者。看來,我還是無法從課堂的主宰者這個高高的階梯上走下來,無法將課堂真正還給學生。

  有人這么闡述如今教師在課堂上的地位——平等中的首席者!的確,隨著新課程背景下教學開放性的增強,學生在課堂上質疑、反駁、爭論的機會勢必大大增多,這就要求教師在課堂上時刻關注著學生不斷變化的學習需要,去尊重他們的即興創造,珍視他們的獨特生成,并能把這些作為推進課堂進程的重要資源,來靈活調整教學重難點。“平等中的首席者”不僅僅是一句“你喜歡讀哪段就讀哪段”“你想怎么讀就怎么讀”能詮釋的;“平等中的首席者”應該成為教師心中一把恒久的尺,教師要用它來衡量自己的課堂角色,真正用它去把握“學生自主”和“教師主導”之間的平衡。當教學過程不只是忠實地執行課程計劃的過程,而且是成為師生共同開發課程、豐富課程的過程后,課程才可能是動態的、發展的,教學才會真正成為師生富有個性化的創造過程。

  尾聲

  如果說,課堂是個藝術的舞臺,那學生就是這舞臺上的舞者。而我們要做的就是讓舞臺上的每一個人都能在最佳的狀態下盡情發揮。如果我們能夠在課堂上敢于直面發生于瞬間的鮮活學情,順應學生的需求,巧妙地轉化為一種難能可貴的教學契機,那么展現在我們眼前的就將是一片更為廣闊的舞臺空間,而我們也就能走出生成的遺憾,去演繹無限的精彩。

  當然,更別忘了為他們的出色演繹而叫好——這就是遺憾為我沉淀的思索。

牛頓第二定律 篇10

  一、教材分析

  牛頓第二定律是動力學的核心規律,動力學又是經典力學的基礎,也是進一步學習熱學、電學等其它部分知識所必須掌握的內容。所以,牛頓第二定律是本章的中心內容,更是本章的教學重點。為了使學生對牛頓第二定律的認識自然、和諧,本節之前的“運動狀態的改變”就是起到了承上啟下的作用。承上,使學生對第一定律的認識得到強化;啟下,即是通過實例的分析使學生定性地了解了牛頓第二定律的內容。本節教材是在前一節的基礎上借助電腦通過實驗分析,再進行歸納后總結出定量描述加速度、力和質量三者關系的牛頓第二定律。由實驗歸納總結出物理規律是我們認識客觀規律的重要方法。由于本實驗涉及到三個變量:a、m、f,因此我們用控制變量的方法來進行研究:先確定物體的質量,研究加速度與力的關系;再確定力,研究加速度和質量的關系。在以后學習氣體的狀態變化規律,平行板電容器的電容,金屬導體的電阻等內容中都用到了這一方法。控制變量法也是我們研究自然、社會問題的常用方法。通過教學,使學生學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法一列表法和圖象法,了解圖象法處理數據的優點:直觀、減小誤差(取平均值的概念),及圖象的變換,從a-m圖(曲線)變到a-1/m圖(直線),在驗證玻-馬定律中也用了這種方法。根據以上分析,我們知道本節課的教學目的不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容和意義,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中如何控制實驗條件和物理變量,如何用數學公式表達物理規律。讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。

  通過本節課的學習,要讓學生記住牛頓第二定律的表達式;理解各物理量及公式的物理意義;了解以實驗為基礎,經過測量、論證、歸納總結出結論并用數學公式來表達物理規律的研究方法,使學生體會到物理規律的簡單美。

  本節課的重點是成功地進行了演示實驗和用電腦對數據進行分析。這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵。

  二、教法和學法

  本節課采用以電腦輔助演示實驗為主的,知識教學與科學方法教育相結合的“同步調控”模式。

  按系統論的整體性功能原理,整體功能要大于各要素功能之和。物理的知識、方法、能力、科學態度等都是教學的要素,如果把這些要素有機地聯系起來,達到共同促進的作用,則物理教學的效果會更好,更有利于提高學生的素質。“同步調控”模式中,沒有單純地就方法講方法,而是將知識的學習,方法的掌握,能力的培養,實事求是的科學態度的養成有機地結合起來,就是基于系統的整體性功能原理考慮的。

  再則,按教學論中教為主導,學為主體的原則,教師的任務是制訂目標,組織教學活動,控制教學活動的進程,并隨機應變,排除障礙,并承認和尊重學生的主體地位。“同步調控”的模式既注意了教的作用,將教師置于“調控”地位。同時,更注意了學生的主體作用,有意識地設置教學活動的環境,讓學生參與實驗的設計,邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,再從實驗數據總結出結論,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,如從a-m圖象,猜想a與m成反比,然后畫出a-1/m圖,得出正確的結論。讓學生在教學活動中學習知識,掌握科學方法,培養探索精神和創造力及實事求是的科學態度,以達到規定的教學目標和最佳效果。

  三、教學程序

  1.問題引入新課

  光滑水平面上的物體受水平拉力作用而做加速運動,引導學生分析物體的質量,加速度,拉力三者之間的定性關系,鼓勵學生進行猜測,它們成正比、成反比、不成比例等。然后指明本節課我們大家一起來探索得出三者之間的定量關系,從而導出課題——牛頓第二定律。這樣導入的用意是提高學生學習的興趣和參于探索的積極性。

  2.設計實驗方案

  在引入課題后,啟發學生思考:我們如何來研究f、m、a三者之間的關系?引導學生得出用實驗法先確定m,研究a與f的關系;再確定f,研究a與m的關系,最后得出三者的定量關系。由于教材(必修第一冊,人教版)中牛頓第二定律實驗不足(夾子很難同時夾住兩細線;由于線的彈力,小車要反沖后才能停下,實驗誤差大),我設計了用電腦輔助來探索a與f、m關系的實驗,如附圖。遮光片寬度l,通過光電門時間分別t1和t2,兩只光電門間距為s。當滑塊通過光電門時,光電門產生一個脈沖,通過計時器中的三極管放大后,從計算機lpt口輸入,調用計算機定時中斷來計算時間,然后利用公式

  3.進行實驗探索

  請兩位同學上臺操作,其他同學邊觀察、邊思考,教師控制電腦。先保持物體質量為200g不變,測出拉力分別為0.05n、0.10n0.15n和0.20n時的加速度,填入表中和a-f圖上,顯示投影在大屏幕上,引導學生得出a∝f的結論。然后再保持拉力為0.10n不變,測出物體的質量分別為200g、282g、332g和382g時的加速度,填入表中和a-m圖上。在a-m圖上可看到隨m的增大a逐漸減小,但它們的關系不明確。引導學生大膽猜測a與m成反比,再畫出 a-1/m圖,得到結論a∝1/m。

  4.分析歸納結論

  引導學生分析實驗結果,得出f=kma,在國際單位制中,定義1n=1kg·m/s2就可以得出牛頓第二定律f=ma。然于進行合理的外推,當物體受幾個力作用而做加速運動時,f應為合力。由于力和加速度都是矢量,引導學生通過實例得到加速度的方向與合外力的方向一致。

  5.應用鞏固練習

  通過三道典型的問答和計算題,鞏固學生對牛頓第二定律中各物理量的意義和加速度方向與合外力方向一致的理解,為進一步用牛頓第二定律解決實際問題打下基礎。

  6.總結

  告訴學生我們本節課學的牛頓第二定律是把力和運動聯系起來的橋梁,是我們解決許多力學乃至整個物理問題的一個重要武器,是我們學習物理的一個重點,要求大家很好地理解、掌握、應用它。而這節課所用的電腦輔助的實驗歸納法是人們研究自然、社會的一種常用方法,列表法和圖象法是處理實驗數據的常用方法,我們還學了用數學公式來表達物理規律的方法,希望大家熟悉并能運用這些方法。

牛頓第二定律 篇11

  5、用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟

  略

  例1:物體運動的速度方向、加速度方向與作用在物體上合外力的方向之間的關系是: A.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的

  B.速度方向可與加速度成任何夾角,但加速度方向總是與合外力的方向相同

  C.速度方向總是與合外力方向相同,而加速度方向可能與速度方向相同,也可能不相同

  D.速度方向總是與加速度方向相同,而速度方向可能與合外力方向相同,也可能不相同。

  此正確答案應為B

  例2:一個物體受幾個力的作用而處于靜止狀態,若保持其余幾個力不變,而將其中一個力F1逐漸減小到零,然后又逐漸增大到F1(方向不變),在這個過程中,物體的

  A.加速度始終增大,速度始終增大  

  B.加速度始終減小,速度始終增大 

  C.加速度先增大,后減小,速度始終增大直到一定值

  D.加速度和速度都是先增大后減小

  此題答案應為“C”

  例3:如圖所示,在馬達驅動下,皮帶運輸機的皮帶以速率v向右水平運行,現將一塊磚正對皮帶上的A點輕輕地放在皮帶上,此后 

  A.一段時間內,磚塊將在滑動摩擦力的作用下對地做加速運動 

  B.當磚的速率等于v時,磚塊與皮帶間摩擦力變為靜摩擦力 

  C.當磚塊與皮帶相對靜止時它位于皮帶上A點的右側的某一點B

  D.磚塊在皮帶上有可能不存在磚塊與皮帶相對靜止的狀態 

  此題答案應為AD

  例4:自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸,從它接觸彈簧開始到彈簧后縮到最短的過程中,小球的速度、加速度的變化情況是怎樣的? 

  解答:運動過程分三段 

  (1)加速度逐漸減小的變加速運動

  (2)速度達到最大

  (3)加速度逐漸增大的變減速運動,直到速度減小為零

  例5:如圖所示,質量均為m的A、B兩球之間系著一條不計質量的輕彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠墻壁,今用力F將B球向左推壓彈簧,平衡后,突然將力F撤去的瞬間,則

  A.A球的加速度為  

  B.A球的加速度為零

  C.B球的加速度為  

  D.B球的加速度為0

  此題正確答案應為BC

  例6:一質量為m的小球,用兩根細繩懸吊處于靜止,其中A、B繩水平,OB繩與豎直方向成 角,如圖所示

  (1)當剪斷水平繩AB的瞬間,小球加速度多大?方向如何?此時繩OB的拉力多大? (2)若剪斷繩OB,則小球的加速度又是多大?方向如何?繩AB的拉力多大? 

  解:(1)剪斷水平繩AB時,由于得力的作用效果,重力的一個分力拉BO繩,另一個分力使球沿垂直于繩OB的方向向下運動,mgsin =ma, ∴ a =g sin  ,方向垂直于OB向下,繩OB的拉力TOB =mg cos 

  (2)當剪斷OB繩,此時小球在重力作用下沿豎直方向向下運動,其加速度就是重力加速度g,而繩AB的拉力為零。

  例7:一根質量為M的木棒,上端用細繩系在天花板上,棒上有一質量為m的猴子,如圖所示,若將繩子剪斷,猴子沿棒向上爬,仍保持與地面間高度不變,求這時木棒下落的加速度。

  解法一:分別以棒和猴為對象,作其受力分析圖。

  猴子:mg =f   (1)

  木棒:Mg + f =Ma (2)

  (1)(2)聯立:Mg + mg =Ma

  ∴ 

  解法二: 

  由牛頓第二定律有:

  (M + m)g =Ma,∴ 

  五、力學單位制

  1、什么是單位制: 

  基本單位和導出單位一起組成了單位制

  2、力學單位制

  在力學中,我們選定長度、質量和時間三個物理量的單位,作為基本單位,力學中的導出單位,如:速度單位,加速度單位,力的單位,密度單位等。

  3、國際單位制的物理意義。

牛頓第二定律 篇12

  教學目標:    一、知識目標    1.理解加速度與力和質量的關系;    2.理解牛頓第二定律的內容,知道定律的確切含義;    3.知道得到牛頓第二定律的實驗過程。    二、能力目標    培養學生的實驗能力、分析能力和解決問題的能力。    三、德育目標    使學生知道物理中的一種研究問題的方法——控制變量法    教學重點    1.牛頓第二定律的實驗過程;    2.牛頓第二定律。    教學難點    牛頓第二定律的意義。教學方法實驗法、講授法、歸納法    教學用具兩輛質量相同的小車,光滑的水平板(一端帶有定滑輪);砝碼(一盒),細繩、夾子課時安排2課時    教學過程    一、導入新課    1.提問:什么是物體運動狀態的改變?物體運動狀態發生改變的原因是什么?    2.引入新課:    通過上節課的學習,我們已知道:物體運動狀態改變時產生加速度,而產生的加速度又和物體的質量及所受力的大小有關,那么:加速度跟物體所受力的大小及物體質量之間有什么關系呢?本節課我們就來研究這個問題。    二、新課教學    (一)用投影片出示本節課的學習目標:    1.理解加速度與力的關系;    2.理解加速度與質量的關系    3.理解牛頓第二定律的內容。    (二)學習目標完成過程:    1、加速度和力的關系:    (1)用投影片出示本節課所用的實驗裝置,教師進行講解:圖中是兩輛質量相同的小車,放在光滑的水平板上,小車的前端各系上細繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤里放有數量不等的砝碼,使兩輛小車在不同的拉力下做勻加速運動。    (2)對本次實驗中說明的兩個問題    a:砝碼跟小車相比質量較小,細繩對小車的拉力近似地等于砝碼所受的重力。    b:用一只夾子夾住兩根細繩,以同時控控制兩輛小車。    (3)實驗的做法:    a:在兩砝碼盤中放不同數量的砝碼,以使兩小車所受的拉力不同。    b:打開夾子,讓兩輛小車同時從靜止開始運動,一段時間后關上夾子,讓它們同時停下來。    (4)需觀察的現象,觀察兩輛車在相等的時間里,所發生的位移的大小。(實驗現象:所受拉力大的那輛小車,位移大)    (5)分析推理:    a:由公式 得到在時間t一定時,位移s和加速度a成正比;    b:由實驗現象得到:小車的位移與他們所受的拉力成正比。    c:推理得到結論:對質量相同的物體,物體的加速度跟作用在物體上的力成正比,即:        (6)鞏固練習:    a.據 得到:要使物體在短時間內速度的改變很大,即加速度很大,就必須給物體提供        。    b.競賽用的小汽車,要求起動后幾秒鐘內速度由零達到60m/s以上,他們為什么要裝備功率很大的發動機?    2:加速度和質量的關系:    (1)實驗裝置同上;    (2)說明與前次實驗的不同。    前一次實驗中,我們是保持小車質量不變,而改變小車所受力的大小,來研究加速度和力之間的關系的。    本次實驗是使兩輛小車所受拉力相同,而在一輛小車上加放砝碼的,以增大質量,研究加速度和質量之間關系的。    (3)實驗現象:    在相同的時間里,質量小的那輛小車的位移大。    (4)分析推理,得到結論:    在相同的力作用下,物體的加速度跟物體的質量成反比,即a1/a2=m2/m1或a∝ 3:牛頓第二運動定律    (1)綜合上述實驗中得到的兩個關系,得到下述結論:    物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質量成反比,且加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同。(2)公式表示:a∝ 或者f∝ma即:f=kma    a:如果每個物理量都采用國際單位,k=1;    b:力的單位(牛頓)的定義:使質量為1千克的物體產生1m/s2的加速度的力叫做1牛頓。    (3)推廣:上面我們研究的是物體受到一個力作用的情況,當物體受到幾個力作用時,上述關系可推廣為:    物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的放心跟合力的方向相同。即f合=ma。    (4)介紹f合和a的瞬時對應關系    a:只有物體受到力的作用,物體才具有加速度。    b:力恒定不變,加速度也恒定不變。    c:力隨著時間改變,加速度也隨著時間改變。    d:力停止作用,加速度也隨即消失。    4:例題分析(課本例題)    (1)學生閱讀例題內容    (2)分析:    要求物體的加速度 質量m已知 必須先求f1和f2的合力,而合力的大小可以用作圖法求解,也可以用計算法求解。    (3)用投影片展示解題過程:    如圖所示,建立平面直角坐標系,把力f1和f2分別沿x軸和y軸的方向分解f1的兩個分力為: f2的兩個分力為: f1y和f2y大小相等,方向相反,相互抵消,f1x和f2x的方向相同,所以:  已知合力f合和質量m,據f合=ma,即可求得:    三:小結    1:本節課的研究方法——控制變量法    2:牛頓第二運動定律確定了a和f之間的大小關系,也確定的a和f的方向關系    3:求解合力時,可采用建立平面直角坐標系,將各個力沿x軸和y軸分解,最后求合力的方法。四、作業課本p53練習二五、板書設計:

牛頓第二定律 篇13

  教學目標 

  知識目標

  (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;

  (2)會用準確的文字敘述牛頓第二定律并掌握其數學表達式;

  (3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;

  (4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;

  (5) 能初步運用運動學和牛頓第二定律的知識解決有關動力學問題.

  能力目標

  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

  情感目標

  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.

  教學建議

  教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.

  2、利用實驗結論總結出牛頓第二定律:規定了合適的力的單位后,牛頓第二定律的表達式從比例式變為等式.

  3、進一步討論牛頓第二定律的確切含義:公式中的  表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同,所以牛頓第二定律具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是牛頓第二定律的瞬時性.

  教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小.

  2、通過典型例題讓學生理解牛頓第二定律的確切含義.

  3、讓學生利用學過的重力加速度和牛頓第二定律,讓學生重新認識出中所給公式  .

  教學設計示例

  教學重點:牛頓第二定律

  教學難點 :對牛頓第二定律的理解

  示例:

  一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式  可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即  ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即  .

  二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即  ,或  .

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、牛頓第二定律:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

  數學表達式為:  .或 

  4、對牛頓第二定律的理解:

  (1)公式中的  是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

  所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

  (2)矢量性:公式中的 和 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

  (3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

  (4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

  探究活動

  題目:驗證牛頓第二定律

  組織:2-3人小組

  方式:開放實驗室,學生實驗.

  評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.

牛頓第二定律 篇14

  一、教學目標

  1.在學生實驗的基礎上得出牛頓第二定律,并使學生對牛頓第二定律有初步的理解.

  2.通過學生分組實驗,鍛煉學生的動手實驗能力.

  3.滲透科學的發現、分析、研究等方法.

  二、重點、難點分析

  1.牛頓第二定律本身是力學的重點內容,所以在學生最初接觸這個規律時就應打好基礎.

  2.由于采用新的教學方法,在課堂密度加大的情況下如何完成教學進度,成為教學過程中的一個難點.

  三、教具

  1.學生分組實驗牛頓第二定律器材(木板、小車、打點計時器、電源、小筒、細線、砝碼、天平、刻度尺、紙帶等).

  2.計算機及自編軟件,電視機(作顯示).

  3.投影儀,投影片.

  四、教學過程

  (一)引入新課

  1.復習提問:物體運動狀態改變快慢用什么物理量來描述,物體運動狀態改變與何因素有關?關系是什么?(學生回答:物體運動狀態改變快慢用加速度來描述;加速度與物體質量及物體受力有關,關系是:物體受力越大,物體加速度越大;物體質量越大,物體加速度越小.)

  2.引課提問:物體的加速度與物體所受外力及物體的質量之間是否存在一定的比例關系?如果存在,其關系是什么?請同學猜一猜.(當學生提出物體加速度可能與物體受力成正比,與物體的質量成反比時,教師予以表揚.)我們的猜想是否正確呢,需要用實驗來檢驗.這就是我們這節課所要研究的牛頓第二定律.

  (二)教學過程

  1.實驗介紹

  投影:實驗裝置圖

  講解:我們用小車作為研究對象,通過在小車上增減砝碼可以改變小車質量.在小車上拴一根細線,細線通過定滑輪掛一個小桶,小桶內可以放重物,這時小車受到的拉力大致是小桶及重物的重力,我們可以通過改變小桶內的重物來改變小車受到的拉力.我們研究小車的加速度a與拉力f及小車質量m的關系時,可先保持m一定,研究a與f的關系;再保持f一定,研究a與m的關系.這是物理學中常用的研究方法.

  下面我們先保持小車質量不變,拉力f取幾次不同的數值,測出每一次小車的加速度a,從而研究a與f的關系.

  提問:如何測出小車的加速度?(學生回答:可用打點計時器.)再追問:測加速度的公式是什么?(學生回答公式,若學生回答不清時,可幫助其答出.)

  講解:怎樣才能直觀地反映出a與f是否成正比呢?我們可以借助圖象:用橫軸表示拉力,用縱軸表示加速度,若加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點的直線,就可以說明a與f成正比.我們改變幾次拉力的大小,并測出每次拉力所對應的小車加速度,就可以得到幾組數據,每組數據對應圖象中的一個點,根據這幾個點就可以連出加速度隨拉力變化的圖象,并根據圖象作出是否成正比的判斷.

  板圖:

  講解:在小車運動過程中不可避免的要受到摩擦力的作用,這個摩擦力也會影響到小車的加速度,如何消除摩擦力的影響呢?我們可以把木板的一端墊高,使小車在沒有受到拉力時恰能夠在木板上做勻速運動,就是用重力的下滑分力與摩擦力平衡,這時再加拉力,小車的加速度就只由拉力而產生了.

  由于一節課時間有限,所以我們共同完成這個實驗:每組只做一個拉力作用下小車產生加速度的情況,但不同的組取的拉力值不同,如第一組拉力為0.1n、第二組拉力為0.2n、第三組拉力為0.3n……而我們所用的小車質量是相同的,這樣我們把大家的數據綜合起來,就得到質量相同的小車在若干個不同拉力作用下的加速度了.

  另外為了節約時間,我們采用計算機處理數據.

  開機并講解:這個數據處理軟件功能是這樣的:我們只要把s1、s2、s3、s4、s5、s6及記數點的時間間隔t輸入,計算機就會自動算出小車的加速度a,并且根據輸入的對應拉力f的數值,作出a隨f變化的圖線.

  2.學生實驗

  實驗:(約8至10分鐘)教師巡視;

  提問:學生實驗數據報出并輸入計算機;

  操作:由數據得出圖線;

  講解:由實驗可知,物體的加速度與所受拉力成正比.

  板書:a∝f

  3.實驗介紹

  講解:下面再保持拉力不變,研究a與m的關系.剛才我們猜測a與m可能是反比關系,怎樣才能從圖象上反映a與m是否反比呢?我們可以以1/m為橫軸,以a為縱軸,若所得圖線為過原點的直線,則表明a與1/m成正比,也就是a與1/m成反比.

  下面我們仍然分組來進行實驗,我們都選拉力為0.1n,通過在小車上增加砝碼來改變小車質量,第一組取小車的質量為0.2kg、第二組取小車的質量為0.3kg、第三組取小車的質量為0.4kg……實驗數據的處理也與剛才相似,只是此時不再輸入拉力,而是輸入小車的質量m并自動換算出質量的倒數1/m,并根據幾組質量值及對應的加速度作出a隨1/m變化的圖線.

  4.學生實驗

  實驗:(約7到8分鐘)教師巡視;

  提問:學生實驗數據報出并輸入計算機;

  操作:由數據得出圖線;

  講解:由實驗可知,物體的加速度與物體質量成反比.

  板書:a∝1/m

  5.結論分析

  根據實驗我們證實了我們的猜想:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體質量成反比.這就是著名的牛頓第二定律.

  板書:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體質量成反比.

  用公式表示為  a∝f/m   f∝ma

  若改寫為等式,應乘一系數k  f=kma

  如果我們把1牛頓定義為:使質量1千克的物體產生1m/s2加速度的力為1牛頓,這時等式左側為1,等式右側為k.也就是說我們采用這種定義方式可以使k=1,此時牛頓第二定律的表達式為

  板書:f=ma

  講解:下面我們對牛頓第二定律進行進一步的討論:首先我們可以注意剛才小車所受到的拉力,實際是小車所受到的合外力,所以牛頓第二定律中的f應為物體受到的合外力.

  板書:(1)f為合外力

  其次我們可以注意到小車的加速度方向與拉力方向是一致的,這就是牛頓第二定律的方向性.

  板書:(2)a的方向與f一致

  另外,物體某一時刻的加速度,只由它此刻的受力決定,而與其他時刻的受力無關,這就是牛頓第二定律的即時性.

  板書:(3)即時性

  (三)課堂小結:這節課我們通過實驗得出了牛頓第二定律,并且對這個規律有了初步的了解.牛頓第二定律是力學中的一個很重要的規律,今后我們還要進一步學習和討論.

  五、說明

  1.設計思路:本節課的設計出發點在于更多地調動學生參與,使其動手動腦,以提高其能力.本節課的關鍵在于電腦輔助實驗數據處理,提高了課堂密度,有可能在一節課內完成講授與實驗.本節課設計時隱含了“假說”——“實驗驗證”的科學研究方法,電腦輔助實驗數據處理,烘托了科學研究氣氛.

  2.本節課學生實驗器材即學生分組驗證牛頓第二定律器材,電腦軟件系自制軟件:包括表格(輸入s1至s6及t即可算出a,根據a和f或1/m的值即可在圖象中描點連線)和圖象,也可以用一些現成的軟件如excel等.

  (北京市第156中學  王方毅)

牛頓第二定律 篇15

  一、教學目標

  1.物理知識方面的要求:

  (1)掌握牛頓第二定律的文字內容和數學公式;

  (2)理解公式中各物理量的意義及相互關系;

  (3)知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.

  2.以實驗為基礎,通過觀察、測量、歸納得到物體的加速度跟它的質量及所受外力的關系,進而總結出牛頓第二定律.培養學生的實驗能力、概括能力和分析推理能力.

  3.滲透物理學研究方法的教育.實驗采用控制變量的方法對物體的a、f、m三個物理量進行研究;運用列表法處理數據,使學生知道結論是如何得出的;認識到由實驗歸納總結物理規律是物理學研究的重要方法.

  二、重點、難點分析

  1.本節的重點內容是做好演示實驗.讓學生觀察并讀取數據,從而有說服力地歸納出a與f和m的關系,即可順理成章地得出牛頓第二定律的基本關系式.因此,熟練且準確地操作實驗就是本課的關鍵點.同時,也只有講清實驗裝置、原理和圓滿地完成實驗才能使學生體會到物理學研究的方法,才能達到掌握方法、提高素質的目標.

  2.牛頓第二定律的數學表達式簡單完美,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聯;牢固掌握定律的物理意義和廣泛的應用前景,對學生來說是較困難的.這一難點在本課中可通過定律的辨析和有針對性的鞏固練習加以深化和突破,另外,還有待在后續課程的學習和應用過程中去體會和理解.

  三、教具

  小車、本板、滑輪、鉤碼、投影儀.

  四、主要教學過程

  (一)引入新課

  由牛頓第一定律可知,力是改變物體運動狀態的原因.而物體運動狀態的改變是物體運動速度發生變化,即加速度不為零.因而力又是產生加速度的原因,加速度與力有關.

  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動狀態,這種性質叫慣性.而質量是物體慣性大小的量度,因而加速度跟質量有關.

  那么物體運動的加速度跟物體質量及受力之間存在什么樣的關系?我們通過實驗來探求.

  (二)教學過程設計

  1.實驗設計

  (1)啟發學生按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→由運動學公式 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

  實驗采用原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以控制線繩位置不使脫落;另外通過環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.木板側面的刻度用以讀出位移大小.

  3.實驗過程

  (1)加速度跟力的關系

  使用兩個相同的小車,滿足m1=m2;在連小車前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:(投影)

  表1

  改變f重復實驗,

  比較可得,在誤差允許的范圍內,a∝f.

  (2)加速度跟質量的關系

  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:(投影)

  表2

  4.定律導出

  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

  (2)上式可寫為等式f=kma,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=1kg·m/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:

  f合=ma.

  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

  f合是物體(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f合作用下產生的加速度;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,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. 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.可是我們用力提一個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f=ma看,f合為合外力,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f+n-mg=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.使用簡捷的數學語言表達物理規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.

  五、說明

  1.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.有條件的學校可使用氣墊導軌、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系,使前三章構成一個整體,這是解決力學問題的重要工具.應使學生明確對于牛頓第二定律應深入理解、全面掌握,即理解各物理量和公式的內涵和外延,避免重公式、轉文字的現象.數學語言可以簡明地表達物理規律,使其形式完善、便于記憶,但它不能替代文字表述,更不能涵蓋與它關聯的運動和力的復雜多變的情況.否則就會將活的規律變為死的公式.

  (陳則茂)

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