3. 牛顿第二定律教学实录及点评

《牛顿第二定律应用》教学设计

三峡高级中学 汤强

【教材分析】

牛顿第二定律是高一物理必修一中最重要的定律之一，她是连接力学问题与运动学问题的纽带或者桥梁。在经典力学部分，许多动力学的问题都要涉及到牛顿第二定律的应用，所以其重要性是不言而喻的。

【学情分析】

前面对于运动学的学习，同学们大部分已经较好地掌握了处理运动学这类问题的一些技巧与方法，达到了驾轻就熟的地步。现在要研究运动与力的关系，这就离不开牛顿第二定律的运用，学生初次接触这个定律，还不能较好掌握使用的方法与技巧。

牛顿第二定律内容及公式都很简单，但是，在运用的过程中要对物体进行正确的受力分析，并且确定这些力的合力，对于接触受力不久的学生来说，存在一定难度。因此，在实际教学中，应该设法将“牛顿第二定律”的纽带桥梁作用的观念深入学生心中，在潜移默化中使他们掌握使用技巧，从而使得大家较快掌握处理这类问题的基本思路和方法。

【教学目标】

1.

知识与技能

（1）

熟悉牛顿第二定律的内容，理解她的规律；

（2）

会结合物体的实际运动情况对其进行正确受力分析，进一步掌握正交分解法的运用；

（3）

理解并且掌握用牛顿第二定律解决动力学问题的一般思路与步骤；

2.

过程与方法

通过对于实际物理问题的分析与讲解，让同学们体验这类问题的一般解题思路与方法，从而掌握运用牛顿第二定律解决物理问题的一般思路与步骤。

3.

情感态度与价值观

通过生活中的物理实例来培养学生关注生活的意识，分析其中蕴涵的物理知识，从而揭开运动的规律。让物理规律来源于生活，高于生活，最终又运用到实际生活中去。

【重点难点】

重点：牛顿第二定律的运用；

难点：结合物体运动情况对物体进行正确受力分析，正交分解法的运用。

【教学策略和手段】

主要采用讲授式教学法，通过严谨的理论分析、清晰的思路来展示用牛顿第二定律解决动力学问题的一般思路与方法，从而使学生掌握此类问题的解题方法。

【教学过程】

复习回顾

一、牛顿第二定律

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。

F=ma (式子中，F为物体受到的合力）

单位：牛顿（N); 1N1Kgm/s2

二、牛顿第二定律的理解

因果性：牛顿第二定律明确了物体受力情况与运动情况之间存在的因果关mtav

系；即F同体性：F、m、a必须针对同一研究对象；

独立性：每个力都可以独立产生加速度，但最终实际加速度由合力F决定；

矢量性：a的方向由合力F唯一决定，与F同向，与v无关；

瞬时性： F与a同时产生，同时消失，瞬时对应关系。

典型例题

例题1 汽车做水平匀变速直线运动，悬线与竖直方向成一固定角度θ。求

绳子的拉力大小和汽车的加速度，并分析汽车可能的运动情况。（球的质量为m，θ=300）

y 左

F 右

解析：

小球和汽车相对静止，运动状态一x G 致；首先确定研究对象：小球；结合小球的运动情况，对其进行受力分析；加速度沿水平方向，合力沿水平方向

解：建立如图所示的平面直角坐标系

x轴：FxFsinmay轴：FyFcosmg0

方向:水平向右

23mgcos33agtang3Fmg运动情况：向右匀加速或者向左匀减速直线运动

思考：加速度增大时，夹角θ如何变化？

由agtan可知，加速度增大时，夹角θ变大

变式1 水平直线运动小车内有一光滑斜面，斜面上光滑小球相对斜面静止，

求小球加速度a及小车可能的运动情况。（注：学生分析解答）

y 左

FN 右

解：建立如图所示的平面直角坐标系

x y轴：FyFNcosmg0x轴：FxFNsinmacosagtanFmgG 

方向:水平向右

运动情况：向右匀加速或者向左匀减速直线运动

总结归纳：用牛顿第二定律解题的一般步骤

1.确定研究对象；

2.结合研究对象运动情况，对物体进行受力分析；

3.建立平面直角坐标系，对物体受力进行正交分解；

（通常使合力落在坐标轴上）

4.列出动力学方程，并且解出方程。

例题2 质量为m=2kg的物体静止在水平面上，动摩擦因数μ=0.5。拉力

F=10N，如图，求物体加速度。（θ=370）

y FN f θ

解：建立如图所示的平面直角坐标系

F

x

FyFNFsinmg0FxFcosfmafFNa0.5m/s2G

方向:水平向右

变式2 其他条件不变，F变为向右下方，与水平面夹角θ不变，物体加速

度为6m/s2，求F的大小。（学生分析思路、列出方程）

y FN f 

解：建立如图所示的平面直角坐标系

x F FyFNFsinmg0FxFcosfmafFNF44N

G

例题3 质量为m=60kg的人随电梯一起做加速度为2m/s2的匀加速运动，求

人受到的支持力和摩擦力的大小和方向。（θ=300)

y FN x f v 解析：人随电梯一起沿斜面向上匀加速运动，加速度沿斜面向上，人受到的合力也应该沿斜面向上，此题关键在于对人进行正确的受力分析。

G

解：建立如图所示直角坐标系

FxFNsinfcosmgsinmaFyFNcosfsinmgcos0FN660Nf603N法2：分解加速度的方法（略，此种以后再讲）

【板书设计】

牛顿第二定律应用

牛顿第二定律

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。

F=ma单位：牛顿（N)