3. 牛顿第二定律教学设计(教案)

第三节

牛顿第二定律

★核心素养

通过《牛顿第二定律》的学习过程，培养学生的概括能力和分析推理能力。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。让学生能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生的学习兴趣。

★教学目标

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，解决简单的动力学问题。

★教学重点和难点

教学重点：牛顿第二定律的特点。

教学难点：1、牛顿第二定律的理解。

2、理解k=1时，F=ma。

★教学方法

讲授法、归纳法（多媒体辅助）

★教学过程

课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

一、牛顿第二定律

新课引入：

简单回顾上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的学习兴趣，引导学生思考研究影响物体加速度的原因。

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思考：1.通过上节课的实验，我们知道当物体的质量不变时，物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？

——当物体质量不变时，物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比。

思考2.当物体所受的力不变时，物体的加速度与其质量之间存在什么关系？

——当物体所受的力不变时，物体的加速度与其质量成反比。

思考3.（引导出要讨论的物体——牛顿第二定律）当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？

大量的实验和观察得出一般性的规律：——

牛顿第二定律（引出课题）

（1）大小：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比

问题1.如何用数学式子把以上的结论表示出来呢？

（从上面启示

）

问题2.如何把以上式子写成等式的形式呢？

——需要引入比例常数k，即

F=kma

（2）方向：力F和加速度a是矢量，质量m是标量，k为比例常数，所以加速度的方向跟作用力的方向相同。

在实际中，物体所受的力往往不止一个，这时式子中的力表示物体所受的合力。

二、力的单位

问题：公式中物理量的单位是如何确定的呢？k取多少呢？

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——如果各物理量选取合适的单位，上式可以简化，在国际单位制中力的单位是牛顿，单位牛顿的定义是：质量为1kg的物体，获得1m/s2的加速度时，受到的合外力为1N，这个力叫做“一个单位的力”即1N=1kg·1m/s2=1kg·m/s2。

即如果各量都采用国际单位，则k=1，F = ma——牛顿第二定律的数学表达式。

三、牛顿第二定律的特性

1．同向性：加速度的方向与力的方向始终一致；

2．瞬时性：加速度与力是瞬时对应量，即同时产生、同时变化、同时消失；

3．同体性：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的；

4．独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度的矢量和。

所以，应用牛顿第二定律时要注意这些特性。

例1、某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停了下来。汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。

解：100km/h = 27.8m/s

由牛顿第二定律

汽车受到的阻力为

负号表示阻力方向与速度的方向相反。

汽车重新启动时，受的合外力为

此时产生的加速度为

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四、应用牛顿第二定律时的一般步骤

1.确定研究对象；

2.分析物体的受力情况和运动情况，必要时画出研究对象的受力分析图；

3.求出合力，注意用国际单位制统一各个物理量的单位；

4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解；

例2、光滑水平桌面上有一个物体，质量是2kg，受到互成1200角的两个水平方向的力F1和F2的作用两个力的大小都是10N。这个物体的加速度是多大？

解：把力F1和F2分别沿x轴和y轴的方向分解，它们的分力为

F1x=F1cos600，F1y=F1sin600

F2x=F2cos600，F2y=F2sin600

y轴方向合力为Fy= F1y-F2y=F2sin600-F2sin600=0

x轴方向合力为Fx= F1x+F2x= F1cos600+F2cos600=10N

所以物体合外力为F合=10N

加速度为

课堂小结：

本节课学习的主要内容：

1、牛顿第二定律：F= ma

2、力的单位：1N=1kg·1m/s2

3、牛顿第二定律解决问题的一般方法；

课堂训练：

板书设计：

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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它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同；

2.数学表达式：F = ma

二、力的单位

1N=1kg·m/s2

——

一个单位的力

三、牛顿第二定律的特性

同向性、瞬时性、同体性、独立性

四、牛顿第二定律解决问题的一般方法

作业：课后习题T2、T4、T5

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