3. 牛顿第二定律国家获奖教案

§4.3

牛顿第二定律教学设计

保定市第三中学

闫常瑜

课

题

§4.3

牛顿第二定律

课

型

新授课（2课时）

教材分析

牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性—质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的．本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题．

学情分析

高一同学创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱。在上节课学习中已经有的关于a,m,F的认识，学生已定性知道力是物体运动状态改变原因，我打算通过师生交流、生生交流创造良好的学习氛围，让学生自己去发现规律，培养学生的概括能力。

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．

过程与方法

1．通过对上节课实验结论的总结，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，体会大师的做法与勇气．

2．培养学生的概括能力和分析推理能力．

情感态度与价值观

1．渗透物理学研究方法的教育．

2．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．

3．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣．

教学重点

牛顿第二定律的特点，牛顿第二定律的理解。

教学难点

1．牛顿第二定律的理解．

2．理解k＝1时，F=ma．

教学目标难教点学重点、方教法学

探究、讲授、讨论、练习

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教学手段教具准备

多媒体视频

多媒体课件

[新课导入]

师：利用多媒体播放视频录像片段：赛车启动

． [想一想]为了提高赛车的灵活性，为什么赛车的质量比一般的小汽车质量小得多，而且还安装一个功率很大的发动机？

生：为了提高赛车的灵活性，由牛顿第二定律可知，要使物体有较大的加速度，需减小其质量或增大其所受到的作用力，赛车就是通过增加发动机动力、减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度，从而提高赛车的灵活性

利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一次体会成功的喜悦，并讨论上节课的实验过程和实验结果．

问题：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？

师：通过上一节课的实验，我们知道当物体所受的力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?

生：当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比，

师：当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?

生：当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比．

师：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? [新课教学]

一、牛顿第二定律

师：通过上一节课的实验，我们再一次证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比．

师：如何用数学式子把以上的结论表示出来?

生：a∝F/m

师：如何把以上式子写成等式? 生：需要引入比例常数k a＝kF/m 师：我们可以把上式再变形为F=kma．

选取合适的单位，上式可以，简化前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿．其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m／s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即1 N=1 kg·m／s2

．

可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F＝ma F＝ma＝1 kg×1 m/s2＝1 kg·m/s2

我们就把这个力叫做“一个单位的力”，后人为了纪念牛顿，就把力的单位称作“牛顿”，用符号N表示．

问题：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况，当物体受到几个力作用时，上述规律又将如何表述？

让学生讨论分析后教师总结：

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教

学

过

程

学

生

活

动

观看视频并思考问题

独立思考再讨论交流

独立思考，求解问题

代表交流自己的问题答案，对某些部分详细讲解，并对异

物体加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．

表达式：a＝议部分与同学讨论

F合或者F合＝ma. m

独立思考

这就是牛顿第二定律的数学表达。

思考：从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，蚂蚁能移动一片叶子,可是蚂蚁尽全力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这跟牛顿第二定律是否矛盾？

生：不矛盾，因为合力还是为零，所以加速度仍为零。

师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何? 生：质量m是标量，没有方向．合力的方向与加速度方向相同．

师：对，我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢? 生：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．

师：加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性。

[讨论与交流] 多媒体展示问题1. 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? 生：F、m、a

都是属于同一个物体的，研究对象是统一的

师：这就是牛顿第二定律的同体性

多媒体展示问题2.

在表达式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？

生：F和a是矢量，m是标量，F和a的方向相同。

师：物体受力方向决定物体的加速度方向。

a与F的方向总是相同

这就是牛顿第二定律的矢量性

多媒体展示问题3.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? 生：加速度减小，速度增大

(2)当力F减到0时，加速度为___,速度达到___ 生：(2)当力F减到0时，加速度为0，速度达到最大

师：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:a与F总是同生同灭同变化

这就是牛顿第二定律的瞬时性

多媒体展示问题4.如图：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？

生：（1）a=F/m=2m/s2

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

生：因为合力是0，所以a=0 (3)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？

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独立思考

自主推导

交流讨论

生：仍然产生，是合加速度为零。

师：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。物体的加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。

这就是牛顿第二定律的独立性

师：特性总结：同体性、矢量性、瞬时性、独立性

多媒体展示例题

(例1)某质量为1 000kg的汽车在平直路面上试车，当达到72km／h的速度时关闭发动机，经过20s停下来，汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变) 生：物体在减速过程的初速度为72km／h＝20 m／s，末速度为零，根据a＝(v-vo)/t得物体的加速度为a＝一1 m／s2，方向向后．物体受到的阻力f＝ma＝一l 000 N．当物体重新启动时牵引力为2 000N，所以此时的加速度为a2=(F+f)/m＝1 m／s2，方向向车运动的方向．

师：根据以上的学习，同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤．

独立思考，求解问题

代表交流自己的问题答案，对某些部分详细讲解，并对异议部分与同学讨论

1．确定研究对象．

2．分析物体的受力情况和运动情况，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．

师：牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，希望同学们能够理

解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题．

(例2)一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力F1和F2的作用。这两

个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多少？

解析一如图所示：因为F1=F2=10N, F1、F2的夹角120°，根据平行四边形定则有：

独立思考，求解问题

F合10N2a5m/s代表交流自己的m2kg

F合=F1=F2=10N

问题答案，对某些部分详细讲解，并对异议部分与同学讨论

[课堂小结] 第

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这节课我们学习了牛顿第二定律

1．内容:物体加速度与合外力F合成正比.与质量m成反比.加速度方向与合外力方向相同.

2.公式F＝ma．

2．牛顿第二定律得理解: 同向性、瞬时性、同体性、独立性．

3．牛顿第二定律解决问题的一般方法．

(1)确定研究对象

(2)对研究对象进行受力分析，并画受力分析图．

(3)求合力(力的合成法；正交分解法)

(4)根据牛顿第二定律列方程求解

作业

板书设计

教学反思

[布置作业] 教材的问题与练习2\3\4，阅读科学漫步

4.3牛顿第二定律

1.内容: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

2.表达式

F=ma 3.理解

(1)同向性：加速度的方向与力的方向始终一致

(2)瞬时性；加速度与力是瞬间的对应量，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叠加的结果

4.应用牛顿第二定律解题的一般步骤

在整个教学过程中，教师通过引导设计，让学生自主学习，在教师的指导点拨下，充分放手让学生利用集体的智慧，努力使学生成为知识的

“发现者”，课堂教学的主题。同时，将教学活动变成了学生的一种创造活动，培养了学生的创造思维，创造力

。

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