3. 牛顿第二定律教学设计方案

3. 牛顿第二定律

一、知识与技能

1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；

2、理解公式中各物理量的意义及相互关系。

3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

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、牛顿第二定律的意义

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。通过实验培养学生的概括能力和分析推理能力。教学过程中渗透物理学研究方法的教育，让学生认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。

教学资源

《牛顿第二定律》多媒体课件

教学设计

【课堂引入】

问题：力和运动的关系是怎样的呢? 问题：加速度与力和质量的关系? 【课堂学习】

探究：根据a ∝

F，a ∝1/m ,推导出F ∝ma

，从而得到F ＝k ma

问题：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。

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：力是产生加速度的原因（因果性）

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）

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。

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．

例题：质量为500g的物体受力作用后获得10m／s2的加速度，则物体受到的合外力为多少牛？

解析：从题中可看出题目已给出了物体的质量和加速度，但均不是国际单位，因此需将其单位换成国际单位制中的单位．

物体质量m＝500g＝0.5kg 物体的加速度a＝10cm／s2＝0.1m／s2 由牛顿第二定律：F=ma

得物体受到的合外力F＝0.5×0.1N＝0.05N 利用国际单位制运算时，不需要带单位运算，只要在每一个结果的后面写上正确单位即可．

【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？

问题4：力学中三个基本单位是什么？

【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