3. 牛顿第二定律教学设计及教案分析

教

学

活

动

一、引入新课

为了培养学生自主学习的能力，让学生带着以下几个问题阅读课本74～75页的内容：

1．牛顿第二定律的内容是怎样表述的？

2．它的比例式如何表示，式中各符号表示什么？

3．式中各物理量的单位是什么，历史上对力的单位“牛顿”是怎样定义的，即规定多大的力作为“一个单位的力”，即1N？

学生用3～5分钟阅读结束后，让学生回答以上几个问题：

明确：1．内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比．

2．比例式：a∝或者F∝ma或者写成等式F＝kma. 式中a表示物体的加速度，F表示物体所受的力，m表示物体的质量，k是比例系数．

23．式中各物理量在国际单位制中的单位分别是m/s、N、kg. 引入比例例常数k,F=kma 其中，k是比例系数，当时人类已经有了一些基本物理量的计量标准，但还没有规定多大的力作为力的单位，因此，在F=kma这个关系式中，比例系数k的选取就有一定的任意性，只要它是常数，就能正确表示F与m、a之间的比例关系。

我们中初中就已经学过力的单位是N。事实上，牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律规定的：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力规定为1N.1 N=1 kg·m/s2

显然，当公式F=kma中各物理量都采用国际单位时，等式就可以简化为F=ma，这就是牛顿第二定律的数学表达式。

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．

二、牛顿第二定律得理解

活动一：学习了牛顿第二定律，蚂蚁产生了这样的困惑

1、蚂蚁的困惑: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。可是我用力推桌子时却推不动它这是因为（ ）

A、牛顿第二定律不适用于静止的物体

B、桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易察觉到

C、推力小于摩擦力，加速度是负值

D、推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于0，桌子的加速度为0，所以桌子保持原来的静止状态

学生回答：答案D。

注意：F指物体所受各外力的合力(即合外力). 活动二：解决狗拉雪橇运动相关问题

静止在光滑水平雪面上的雪橇，在狗儿的水平拉力作用下在雪面上滑动，在力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是( ) A．物体立即获得加速度和速度 B．物体立即获得加速度，但速度仍为零

C．物体立即获得速度，但加速度仍为零 D．物体的速度和加速度均为零

Fm

学生回答：答案B 总结：瞬时性:加速度与物体所受合外力有瞬时对应关系，同生同灭，同变化. 深化思考、快速抢答

1）若狗对雪橇的总拉力是400N,方向水平向左，雪橇及运动员总质量为200kg，则雪橇的加速度为多大，方向如何？（忽略雪橇与雪面间的摩擦力）

2）若雪橇受到雪面的摩擦力恒为水平方向的100N，其他条件不变，则雪橇的加速度为多大，方向如何？

3）若前方遇到障碍狗儿立刻停下，则雪橇受到的拉力就瞬间消失，雪橇受到雪面的摩擦力恒为水平方向的100N ，其他条件不变，则雪橇的加速度为多大，方向如何？

学生回答：

a1=2m/s，方向水平向左

a2=1.5m/s，方向水平向左

a3=0.5m/s，方向水平向右

总结：矢量性:加速度方向始终与物体所受合力的方向相同，与物体的运动状态无关。

三、牛顿第二定律的应用

活动一：小试牛刀

在光滑的水平面上作匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时,则物体的( ) A.加速度越来越大，速度越来越大 B.加速度越来越小，速度越来越小

C.加速度越来越大，速度越来越小 D.加速度越来越小，速度越来越大

学生回答：可能多种多样，需要讨论一下后，得出答案B 活动二：思考与讨论：合外力与运动的关系

1、受到什么样的合外力，物体会做匀速直线运动或静止？

学生回答：物体所受合力为0时，会做匀速直线运动或静止。

2、受到什么样的合外力，物体会做匀变速运动？

物体所受合力不为0,且恒定时，会做匀变速运动. 3、受到什么样的合外力，物体会做加速度变化的变速运动？

物体所受合力不为0且变化时，物体做加速度变化的变速运动

总结:牛顿第二定律以简单的数学形式表明了力和运动的关系，纽带是加速度。

活动三：例题1：某质量为1200kg的汽车在平直路面上试车，当达到180km/h的速度时关闭发动机，经过150s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。

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学生回到：到黑板展示解题过程

批改：批改学生解题步骤，说明易出问题的部分。

1、确定研究对象

2、对研究对象进行正确的受力分析或运动情况分析

3、利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度

4、利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量

5 、检验结果是否合理

课后思考：

1、在《探究：加速度与力、质量关系》的实验中我们认为轻绳对小车的拉力等于重物和托盘的重力之和，这是在平衡时得出的。在学习了这节课后，你认为轻绳的拉力与重物和托盘的重力之和还相等吗？你有什么方法改进这个实验？

课后作业：

1、讨论a和F合的关系，并判断下面哪些说法正确，为什么．

A．只有物体受到力的作用，物体才具有加速度

B．力恒定不变，加速度也恒定不变

C. 力随着时间改变，加速度也随着时间改变

D．力停止作用，加速度也随即消失

2、一物体在几个力的共同作用下处于静止状态．现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值(方向不变)，则 ( ) A．物体始终向西运动 B．物体先向西运动后向东运动 C.物体的加速度先增大后减小 D．物体的速度先增大后减小

4、质量为1kg 的物体受到两个大小分别为2N 和4N 的共点力作用。则物体的加速度大小可能是（ ）

A、5m/s B、3m/s C、2m/s D、0.5m/s

4、光滑水平桌面上有一个物体，质量2kg，受到互成120°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？

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