3. 牛顿第二定律教学目标

第三章 牛顿运动定律

三．

牛顿第二定律

一、知识与技能

1、知道牛顿第二定律的内容、表达式的确切含义.

2、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

3、了解单位制的构成及力学中三个基本物理量在国际单位制中的单位

4、会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。

重点难点

1、牛顿第二定律

2、牛顿第二定律的应用

设计思想

本节课是本章的重点，也是难点。牛顿第二定律以实验为基础，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。本节内容在实验探究后总结出牛顿第二定律的概念，让学生体会物理推导过程。本节课采用分层教学，从易到难的设计思路，让学生理解牛顿第二定律，并能简单应用。

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教学设计

【课堂引入】

一、复习；根据a ∝ F，a ∝1/m ,推导出F ∝ma

，从而得到F ＝k ma

问题1：假如你是科学家，你能否想个办法把k 消掉？

分析1：若K=1，表达式就是F = ma，当质量是m=1kg的物体在某个力的作用下获得加速度a=1 m/s2，由公式F= ma我们知道这个力的大小就是F=ma=1kg×1m/s2=1kg∙m/s2，后人为了纪念牛顿，就把kg∙m/s2这个单位称为“牛顿”，用“N”表示。人为规定

: 1N=1Kg.m/s2

。

所以，如果F,a,m都用国际制单位，在上式中就可以使k=1，上式简化成F ＝ma。

问题2：从牛顿第二定律可知，无论多么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箱子，却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？

分析2：不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是指合外力．

没推动即静止的，合力为0，所以加速度为0 问题3：若质量的单位用克，加速度的单位用厘米每二次方秒，那么力的单位是牛顿吗？牛顿第二定律表达式中的系数k还是1吗？

分析3：只有当质量的单位用千克，加速度的单位用米每二次方秒时，力的单位才是牛顿；此时牛顿第二定律表达式中的系数才是1.

学习活动一：牛顿第二定律

内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同

牛顿第二定律更一般的表述：

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.

问题1：牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？

分析1：不能，力是产生加速度的原因，有了力才有加速度。

问题:2：在牛顿第二定律的表达式

F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？

分析2：物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度

a 的方向与力F的方向是一致的。（矢量性）

问题3：从牛顿第二定律的内容分析, F、m 、

a是对于几个物体而言的?

分析3：F、m、a

都是属于同一个物体的，研究对象是统一的。（同体性）

问题4：放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F作

用下由静止开始运动，

(1)如果力F逐渐减小到0的过程中，物体的加速度将怎样变化?，速度将怎样变化? (2)当力F减到0时，加速度为___,速度达到___ 分析4：加速度与合外力存在着瞬时对应关系：某一时刻的加速度总是与那一时刻的合外力成正比；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失.即:同时产生,同时消失,同时变化. （瞬时性）

问题5：一质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为2N的力F1，则

(1) 物体产生的加速度是多大？

(2)若在3s末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉力F2,则物体的加速度是多少？

(3)3S内物体的加速度2m/s2是由力F1产生的，3S后物体的加速度为0，那是不是说3S后F1不再产生加速度了呢？

分析5：物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。物体的合加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。（独立性）

【例1】下列对牛顿第二定律的理解正确的是(

)

A．由F＝ma可知，F与a成正比，m与a成反比

B．牛顿第二定律说明当物体有加速度时，物体才受到外力的作用

C．加速度的方向与合外力的方向一致

D．当外力停止作用时，加速度随之消失

用牛顿第二定律解题的一般步骤：

1、确定研究对象

2、分析物体的受力情况，画出研究对象的受力分析图。

3、求出合力。(力的合成法.正交分解法) 4.根据牛顿运动定律建立方程并求解。

【例2】如图331所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5.物体受到大小为20 N的水平拉力、沿水平面做匀加速运动，求物体加速度的大小. (g取10 m/s2)

【例2】(变式训练)如图331所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5.物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时，沿水平面做匀加速运动，求物体加速度的大小. (g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

【例3】如图

332所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1 kg.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；

(2)求悬线对球的拉力大小．

学习活动二：力学单位制

选定几个物理量作为基本物理量，它们的单位规定为基本单位，那么根据物理公式可以导出其它物理量的单位，这些称之为导出单位，基本单位和导出单位一起组成了单位制。

国际单位制中的基本单位中学里学到的有：米、千克、秒、摩尔、开、安培。

力学国际单位制（SI）在解题中的应用

1．在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可．

2．物理公式既反映了各物理量间的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系．因此，在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确，如单位制不对，结果一定错误．

【课堂小结】

问题1: 牛顿第二定律内容及表达式是什么？

问题2：你是怎么理解牛顿第二定律的？

问题3：牛顿第二定律解题的步骤是什么？

【板书设计】

第三节

牛顿第二定律

一．牛顿第二定律

1.内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同

2.牛顿第二定律的理解（因果性，矢量性，同体性，瞬时性，独立性）

二.力学单位制（kg, m, s）

三.课堂小结