2019-2020年高一物理牛顿第二定律.doc

2019-2020年高一物理牛顿第二定律一.知识目标1.知道得到牛顿第二定律的实验过程2.理解加速度与力和质量间的关系3.理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义4.能运用牛顿第二定律解答有关问题二能力目标 培养学生的实践能力，分析能力，解决问题的能力。三德育目标使学生知道物理中研究问题常用的一种方法控制变量法。四教学重点 1.牛顿第二定律的实验过程2.牛顿第二定律五教学难点牛顿第二定律的推导及其意义六教学过程导入：什么是物体运动状态的改变，究其原因是什么？物体运动状态的改变的实质是速度发生变化，其改变的原因是受到了力的作用物体运动状态的改变除了和力有关外，还和哪些因素有关？物体运动状态的改变实质是产生了加速度，加速度不仅和力有关，还和物体的惯性有关，惯性的大小又和物体的质量有关，那么物体的加速度，力，质量，之间究竟存在着什么关系呢？本节我们来讨论这一问题。一 加速度和力的关系请同学们阅读思考1. 为什么水平板要光滑，并且用小车而不用滑块2. 盘中为什么要放数目不等的砝码？3. 为什么要有夹子夹住拴两小车的两根细绳？4. 为什么要用两辆质量相等的小车(1).用小车及光滑水平板，其目的是要减小研究对象，小车在水平方向所受的摩擦力，(2).盘里放数目不等的砝码，其目的是保证对两车施加的水平拉力大小不等，因为这时小车水平方向所受的拉力大小近似等于砝码及盘所受的重力(3).夹子夹住拴小车的两根细绳，其目的是为了便于同时控制两辆小车，以保证两车运动时间相同(4).使两车的质量相等，其目的是使于讨论小车所受拉力与其加速度之间的关系完成实验过程：结果：通过上面的实验我们可以看出：对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，并可表述为或思考题：1.某物体在时间t内通过的距离是s，要使其在这段时间内通过的距离是2s，可采用的方法是_2.某物体在水平拉力作用下沿光滑水平轨道做匀加速运动，t秒后速度为，则2t秒后速度为_二 加速度和质量的关系请同学们阅读实验，思考下面的问题1. 在研究加速度与质量的关系时，应限制哪一物理量（变量）？如何限制？2. 如何研究除所限变量外的其分两变量间的关系？3. 在实验过程中，实验上还对哪个物理量进行了限制？a.在研究加速度与质量关系时应当对小车受的拉力进行限制，使基成为一个不变的量，进而使加速度与质量的关系更加明朗化，限制时可以通过限制砝码盘中砝码的数量来间接限制小车受到的拉力b.在研究加速度与质量的关系时，因为要讨论它们的变化关系，所以可以通过在小车上加砝码的方法去改变小车的质量。c.在课本设计的实验中，除了对小车的受力进行限制外，同时还限制了两辆小车的运动时间，在实验过程中能过夹子的松开与合住，使两小车的运动时间相同。完成实验：得出了小车质量与所产生的加速度的关系：通过上面的实验，同学们已经得出了物体加速度与质量的关系：在相同力的作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，可以表示为或思考题：质量为m的物体在力F的作用下产生的加速度为a，那么要使物体的加速度变为原来的2倍，则应_（质量减小一半或力加倍）三 牛顿第二定律请同学们总结一下，我们在上面两个实验中得到了什么结论？物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。根据同学们的描述，我们可以用数学公式把这种关系表述为：或进一步可以将表达式改写为，其中k为比例系常数，当所有物理量均取国际单位（即力的单位是N，质量的单位是kg，加速度的单位取m/s2）时：k=1，此时关系式为：，此即为牛顿第二定律的表达式。在牛顿第二定律的表达式中，哪些是矢量，哪些是标量呢？质量是标量，力和加速度是矢量这两个矢量有何关系呢？从第二节中可知：力是产生加速度的原因，即物体受力决定物体的加速度，因为它们都是矢量，所以它们的方向也应一致。我们把牛顿第二定律中力的方向和加速度的方向一致的特点叫做牛顿第二定律的矢量性例：在光滑桌面上一物体在受到拉力F的作用1. 物体此时受到哪些力的作用2. 每一个力是否都产生加速度3. 物体的实际的运动情况如何4. 物体为什么会呈现这种运动状态a. 物体此时受三个力的作用：b. 由力是产生加速度的原因知，每一个力都应产生加速度c. 物体的实际运动是沿力F的方向以加速运动d. 因为重力和支持力是一对平衡力，其作用效果相互抵消，此时作用于物体的合力相当于F从上面的讨论可知，物体只能有一种运动状态，而决定物体运动状态的只能是它所受的合力，而不能是其中一个力或者几个力，我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫牛顿第二定律的同一性，为此可把牛顿定律总结为：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同，写成公式就是：5. 物体受拉力前做什么运动6. 物体受到拉力后做什么运动7. 撤去拉力后物体做什么运动e.物体受拉力前静止f.物体受到拉力后，原来静止状态被改变，并以加速运动g撤去拉力后，物体所受合力为零，所以保持它原来（加速度结束时）的运动状态，并以此时速度做匀速直线运动从上面的分析可知，物体运动的加速度随合力的变化而变化，存在着瞬时对应的关系，所以我们说，牛顿第二定律具有瞬时性