牛頓第二定律教案

1、“ 牛頓第二定律 ” 教學設計陜西師大附中 高寶新一、教材分析1、 教材的地位牛頓第二定律將力學和運動學有機地結合在一起,是動力學中的核心內容, 而且是許多電學分析的基礎, 因此深刻地認識和掌握這一定律具有十分重要 的意義。2、 教學目的理解加速度和力的關系以及加速度和質量的關系知道國際單位中力的單位是怎樣定義的理解牛頓第二定律的內容及確切含義3、 重點、難點總結出牛頓第二定律,并掌握牛頓第二定律的初步應用。理解物理公式在確定物理量的數量關系的同時也確定了物理量的單位關系。 二、教學程序師:我很高興和同學們一起走入今天的物理課堂來共同學習牛頓第二定律, 希望 同學們能夠開心度過!師:今天老師帶

2、了一個蘋果過來,我想知道這個蘋果的質量,誰能幫助我? 生:用臺秤,天平等等。(蘋果送給學生師:同學們都知道物體的質量可以用天平測量, 那么我想知道正在軌道上運行的 火箭的質量, 你們還可以用天平幫我測量嗎 ? 要是誰能夠用天平測量, 我就送 給你一個火箭!生:不行!師:很顯然,這是一件不靠譜的事情!師:那么到底如何測量正在運行的火箭的質量呢?好, 下面老師帶大家進入第一 個環(huán)節(jié),科學之旅。師:早在 1966年,人們就在地球的上空以牛頓第二定律為基礎測量出了飛行著 火箭的質量,他們是怎樣做的呢?人們用雙子星號宇宙飛船去接觸正在軌道 上運行著的火箭,接觸以后,開動雙子星號宇宙飛船的推進器,使之產生

3、一 個推力,使飛船和火箭共同加速。已知:推進器的平均推力 F=895N,推進器 開動 7s ,測出飛船和火箭的速度改變了 0.91m/s,雙子星號宇宙飛船的質量 m1=3400kg。師:根據這些數據人們是如何測量出火箭的質量呢?可能目前我們同學看到這么 多數據還很茫然,不用著急,我們學完這節(jié)課之后,我相信同學們就可以輕 松解決這個問題了!那么我們帶著這個問題進入第二個環(huán)節(jié),溫故而知新。 師:在上節(jié)實驗課中我們探究了物體的加速度與力、 質量的關系, 你們還記得我 們在實驗中用到了什么樣的實驗方法嗎?生:控制變量法。師:非常好!控制變量法是我們物理學中最常用的實驗方法之一。師:那你們還記得實驗中得

4、到的結論嗎?師:當質量一定時,物體的加速度與力的關系是什么樣的呢?生:質量一定時,物體的加速度與力成正比!師:那么力一定時,物體的加速度與自身質量是什么樣的關系呢?生:力一定時,物體的加速度與質量成反比!師:我們實驗中的物體是只受到了一個力的作用嗎?生:不是。師:那么我們剛才所說的力應該是物體所受到的什么力呢?生:合力。師:為了綜合表示物體加速度與合力和質量的關系, 我們可不可以用一個式子來 表示呢?生:可以!師:非常好, (ppt 展示并板書 物體的加速度跟受到合力成正比 , 跟物體的質量 成反比 我們還可以變形得到 F ma , 根據數學原理,我們知道 y x , 我們 可以寫成 y=kx

5、,我們能不能將 F ma 也寫成一個等式呢?生:能!我們可以引入一個比例系數,得到 F=kma。師:從這個公式我們看一下,哪些物理量是矢量?生:力和加速度是矢量。師:那么加速度的方向和力的方向有著怎樣的關系呢?生:相同。師:為什么呢?生 : 隨機性。師:好,我們來看這樣一個例子,用力在光滑水平面推物體,物體的加速度和速 度怎樣呢?然后我們再用反向的力拉它讓他停下來, 那么這個過程的加速度 和速度怎樣呢?生:分過程回答。師:物體的加速度跟作用力成正比 , 跟物體的質量成反比 , 加速度的方向和作用 力的方向相同。這就是牛頓第二定律。師:我們通過溫故而知新環(huán)節(jié), 得到了牛頓第二定律的內容, 希望同

6、學們能夠掌 握!我們一起來大聲朗讀一下牛頓第二定律的內容!師:公式 F=kma, K 是我們剛引入的一個比例系數, 那么這個比例系數是多少呢? 你知道嗎?生:不知道!師:好,帶著這個問題我我們進入第三個環(huán)節(jié),深入學習!師:要想知道比例系數是多少?需要了解當時的物理背景。 在牛頓時代, 人們只 是知道力的存在, 但是并不知道一個力有多大, 當時人們已經知道力是改變 物體運動狀態(tài)的原因, 但是由于力的大小沒有一個標準使得好多運動學的問 題沒有辦法解決。 當時物體的質量可以測量, 加速度也可以根據運動學公式 計算,但是由于不知道力的大小,根據公式 F=kma,那么比例系數的選取也 就具有任意性! 這

7、樣我們無法用這個公式進行定量計算, 它也就失去了一個 公式的意義。后來人們就想啊!要是力的大小能夠確定,那么比例系數 K 也就能夠確定了。我們人類是很聰明的,力的大小并不是隨隨便便定義的, 人們?yōu)榱耸贡壤禂?k=1從而使公式變得更簡單一些,于是人們規(guī)定 ; 使質 量為 1千克的物體產生 1米 /秒 2加速度的力,叫做“一個單位的力”,后 來為了紀念牛頓,把一個單位的力稱為 1牛頓。從此力的大小標準誕生了! 師:則根據 F=kma, 當質量 m 和加速度 a 都取國際單位時, k=1.則牛頓第二定律 的數學表達式就可以寫成 F=ma,這個公式成立的前提是質量和加速度必須 取國際單位!師:我們知

8、道了牛頓第二定律的計算公式,如果在一個運動中我們知道 F 、 m 、 a中的任意兩個,我們就可以求第三個物理量。下面我們一起進入第四個環(huán) 節(jié),實戰(zhàn)演練。例題 1:某質量為 1100kg 的汽車在平直路面試車,當達到 100km/h的速度時關閉發(fā)動機,經過 70s 停了下來。汽車受到的阻力的多大?重新起步加速時 牽引力為 2000N ,產生的加速度為多大?假定試車過程中汽車受到的阻力 不變。 師:我們先來看看這道題目的研究對象是誰啊?生:汽車。師:那么它的受力情況和運動情況分別是什么樣子的?請同桌之間討論一下。 生:汽車減速時的受力情況,汽車重新加速時的受力情況師:那我們看一下已知那些物理量,要

9、求那些物理量?例題講解:師:在解運動學問題時, 因為涉及到矢量的問題, 所以我們需要首先規(guī)定正方向。 師:在解決這類問題時,我們需要注意哪些問題呢?生:隨機。師:矢量性,同體性,瞬時性師:總結解題步驟。師:牛頓之所以偉大, 是他把力和運動聯系了起來, 那么力和運動到底有怎樣的關系呢?請小組同學之間展開討論。生:小組發(fā)言,總結歸納。 師:現在請同學們一起解決我們剛開始上課時的問題, 如何根據這些數據測量運 行著火箭的質量 ! 看看那位同學最快能夠完成任務!師:謝謝同學們的配合!再見!2v 0.91m /a=0.13/t 7s m s s =12( F m m a=+21289534003484.

10、60.13/F N m m kg kg a m s =-=-=板書設計:3 牛頓第二定律一、表述:物體的加速度跟作用力成正比 , 跟物體的質量成反比 , 加速度的方向和作用 力的方向相同。二、公式:=kmaF 合=maF 合 (各物理量均取國際單位三、 應用:例 1:解:規(guī)定沿汽車的運動方向為正方向。有勻變速直線運動公式:100km/h=27.8m/s2v 027.8/a=0.397/70m s m s t s-=- 根據牛頓第二定律F 阻 =ma=1100kg*(-0.397m/s2 =-437NF 合 =2000N-437N=1563N21563N a'=1.42m/sm 1100KgF 合 教學反思:教材將牛頓第二定律的探究實驗和公式表達分為兩節(jié)內容, 目的在于 加強實驗探究和突出牛頓第二定律在力學中的重要地位。 牛頓第二定律的價值在 于他確立了力和運動的直接關系, 使我們知道物體的運動情況就可以得知他的受 力情況,知道他的受力情況就可以知道他的運動情況。本節(jié)內容從設計上分為三大塊:1. 以復習探究實驗得出牛頓第二定律的內容 2. 力單位的由來及牛頓第二定律公式的得出。 3. 用牛頓第二定律來解決生活科技中 簡單的運動和力的問題。在授課過程中,講公式 F=kma變成 F=ma的過程設計力 單位的由來,人們規(guī)定力的單位是想 k=1,