牛頓第二定律高中物理教案

從容說課

　　經(jīng)過上一節(jié)課的實驗探究，學生已經(jīng)知道了加速度與受到的合外力成正比，和物體的質(zhì)量成反比的結論.這節(jié)通過對牛頓第二定律的學習，使學生能夠站在更高的層次上理解物體的加速度和物體受力以及物體質(zhì)量的關系，使學生有了和科學巨匠相同的思維過程，充分調(diào)動他們學習物理的積極性.在教學中應注重引導學生如何把比例式變成等式，在進一步學習的基礎之上理解牛頓第二定律中力和加速度的同向性、瞬時性、同體性和獨立性.會用牛頓運動定律解決簡單的題目，逐漸熟悉這一類問題的處理方法.

三維目標

知識與技能

　　1.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學公式.

　　2.理解公式中各物理量的意義及相互關系.

　　3.知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的.

　　4.會用牛頓第二定律的公式進行有關的計算.

過程與方法

　　1.通過對上節(jié)課實驗結論的總結，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關系，進而總結出牛頓第二定律，體會大師的做法與勇氣.

　　2.培養(yǎng)學生的概括能力和分析推理能力.

情感態(tài)度與價值觀

　　1.滲透物理學研究方法的教育.

　　2.認識到由實驗歸納總結物理規(guī)律是物理學研究的重要方法.

　　3.通過牛頓第二定律的應用能深切感受到科學源于生活并服務于生活，激發(fā)學生學習物理的興趣.

教學重點

　　牛頓第二定律的特點.

教學難點

　　1.牛頓第二定律的理解.

　　2.理解k=1時，F(xiàn)=ma.

教具準備

　　多媒體課件

課時安排

　　1課時

教學過程

　　［新課導入］

　　師：利用多媒體播放上節(jié)課做實驗的過程，引起學生的回憶，激發(fā)學生的興趣，使學生再一次體會成功的喜悅，迅速把課堂氛圍變成研究討論影響物體加速度原因這一課題中去.

　　學生觀看，討論上節(jié)課的實驗過程和實驗結果.

　　師：通過上一節(jié)課的實驗，我們知道當物體所受的力不變時物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關系？

　　生：當物體所受的力不變時物體運動的加速度與物體所受的作用力成正比.

　　師：當物體所受力不變時物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關系？

　　生：當物體所受的力不變時物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比.

　　師：當物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時，物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關系呢？

　　［新課教學］

　　一、牛頓第二定律

　　師：通過上一節(jié)課的實驗，我們再一次證明了：物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.

　　師：如何用數(shù)學式子把以上的結論表示出來？

　　生：a∝

　　師：如何把以上式子寫成等式?

　　生：需要引入比例常數(shù)k a=k

　　師：我們可以把上式再變形為F=kma.

　　選取合適的單位，上式可以簡化.前面已經(jīng)學過，在國際單位制中力的單位是牛頓.其實，國際上牛頓這個單位是這樣定義的：質(zhì)量為1 kg的物體，獲得1 m/s2的加速度時，受到的合外力為1 N，即1 N=1 kgm/s2

　　可見，如果各量都采用國際單位，則k=1，F(xiàn)=ma

　　這就是牛頓第二定律的數(shù)學表達式.

　　師：牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關系，還描述了它們的方向關系，結合上節(jié)課實驗的探究，它們的方向關系如何？

　　生：質(zhì)量m是標量，沒有方向.合力的方向與加速度方向相同.

　　師：對，我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓第二定律表達出來呢？

　　生：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.

　　師：加速度的方向與合外力的方向始終一致，我們說牛頓第二定律具有同向性.

　　【討論與交流】

　　（多媒體演示課件）一個物體靜止在光滑水平面上，從某一時刻開始受到一個方向向右、大小為5 N的恒定外力作用，若物體質(zhì)量為5 kg，求物體的加速度.若2 s后撤去外力，物體的加速度是多少？物體2 s后的運動情況如何？

　　學生進行分組討論

　　師：請同學們踴躍回答這個問題.

　　生：根據(jù)牛頓第二定律F=ma，可得a= ，代入數(shù)據(jù)可得a=1 m/s2，2 s后撤去外力，物體所受的力為零，所以加速度為零.由于物體此時已經(jīng)有了一個速度，所以2 s以后物體保持勻速直線運動狀態(tài).

　　師：剛才這位同學說2 s后物體不再受力，那么他說的對不對呢？

　　生：不對.因為此時物體仍然受到重力和水平地面對它的支持力.

　　師：那么在這種情況下的加速度又是多少呢？

　　生：仍然是零，因為重力和支持力的合力為零，牛頓第二定律中物體所受的力是物體所受的合力，而不是某一個力.

　　師：非常好.以后我們在利用牛頓第二定律解題時一定要注意這個問題，即用物體所受的合力來進行處理.

　　【課堂訓練】

　　討論a和F合的關系，并判斷下面哪些說法不對，為什么.

　　A.只有物體受到力的作用，物體才具有加速度

　　B.力恒定不變，加速度也恒定不變

　　C.力隨著時間改變，加速度也隨著時間改變

　　D.力停止作用，加速度也隨即消失

　　答案：ABCD

　　教師點評：牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律，描述的是力的瞬時作用效果是產(chǎn)生加速度.物體在某一時刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的.當物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)=ma對運動過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時刻的對應量，即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.這就是牛頓第二定律的瞬時性.

　　師：根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個較小的力來水平推桌子，為什么沒有推動呢？這和牛頓第二定律是不是矛盾？

　　生：不矛盾，因為牛頓第二定律中的力是合力.