〖教材分析〗
經(jīng)過(guò)上一節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí),歸納總結(jié)出了加速度和力成正比,與質(zhì)量成反比的規(guī)律。這節(jié)通過(guò)牛頓第二定律的學(xué)習(xí),從本質(zhì)上揭示力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。在學(xué)習(xí)過(guò)程中再次利用到正交分解法,為此我們總結(jié)出了一般的解題步驟。讓學(xué)生學(xué)習(xí)更加的有方向,對(duì)牛頓第二定律的運(yùn)用會(huì)更加的熟練。但是一定要注意公式具有瞬時(shí)性、獨(dú)立性等特點(diǎn)。
〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗
物理觀念:掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式。
科學(xué)思維:通過(guò)對(duì)上節(jié)課實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié),歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系,進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律,體會(huì)大師的做法與勇氣。
科學(xué)探究:培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過(guò)牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗
重點(diǎn):牛頓第二定律的特點(diǎn)。
難點(diǎn):1、牛頓第二定律的理解。
理解K=1時(shí),F=ma。
小組合作學(xué)習(xí)為主,并輔以問(wèn)題法、歸納法等
〖教學(xué)準(zhǔn)備〗
多媒體課件。
〖教學(xué)過(guò)程〗
一、新課引入
通過(guò)多媒體課件動(dòng)圖展示:賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。觀看圖可知道和我們平時(shí)看到的不一樣。賽車(chē)質(zhì)量小、動(dòng)力大,容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的速度,也就是說(shuō),賽車(chē)的加速度大。物體的加速度a與它所受的作用力F以及自身的質(zhì)量m之間存
在什么樣的定量關(guān)系呢?通過(guò)上節(jié)的探究實(shí)驗(yàn),你找到了嗎?
二、新課教學(xué)
(一)牛頓第二定律的表達(dá)式
通過(guò)上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,小車(chē)的加速度a與它所受的作用力F成正比,與它的質(zhì)量m成反比。
問(wèn)題:對(duì)于任何物體都是這樣的嗎?
如果我們多做幾次類(lèi)似的實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線,而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)又都十分接近原點(diǎn),那么,實(shí)際規(guī)律很可能就是這樣的。
舍棄一些點(diǎn),這樣也可以得到比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)圖像。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀察和歸納,牛頓總結(jié)出了第二定律:物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
公式:
k是一個(gè)比例系數(shù),沒(méi)有單位。與我們平時(shí)所講的多少倍的關(guān)系類(lèi)似。
由于物體不可能只受一個(gè)力,所以F是物體的合力。
思考與討論:取質(zhì)量的單位是千克(kg),加速度的單位是米每二次方妙(m/s2),根據(jù)上述牛頓第二定律加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,我們應(yīng)該怎樣確定力的單位?
物理量不但有大小還有單位。物體的公式和數(shù)學(xué)的公式是有很大的區(qū)別的,物理公式不單表示各量之間的大小關(guān)系,還表示他們單位之間的關(guān)系,有時(shí)候還表示方向關(guān)系。
F合=kma,由于k是一個(gè)比例系數(shù),沒(méi)有單位。所以力F的單位取決于質(zhì)量m和加速度a。
F合=kg.m/s2
我們用牛頓(N)來(lái)表示力的單位,即有1N=kg.m/s2。
(二)力的單位
在質(zhì)量的單位去千克(kg),加速度的單位取米每二次方秒(m/s2),力的單位去牛頓(N),那么牛頓第二定律就可以簡(jiǎn)化為:
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a是物體的加速度,注意方向
對(duì)牛二定律的理解①矢量關(guān)系:加速度的方向與合力的方向相同。因?yàn)樵诠街辛图铀俣仁鞘噶浚|(zhì)量是標(biāo)量。力是產(chǎn)生加速度的原因,所以只有矢量的方向才能是相同,這樣加速度的方向一定是與力的方向相同。
②同體關(guān)系:F、m、a各量必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體。我都是對(duì)物體(整體法或分離法)進(jìn)行受力分析之后,才進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。這兩者的對(duì)象一致,才有意義。
③瞬時(shí)關(guān)系:a與F同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。作用力突變,a的大小方向隨著改變,是瞬時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度與力一樣,可以突變,而速度是無(wú)法突變的。
例題1:某質(zhì)量為1100kg的汽車(chē)在平直路面上試車(chē),當(dāng)達(dá)到100km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),經(jīng)過(guò)70s停下來(lái),汽車(chē)受到的阻力是多大?重新起步加速時(shí)牽引力為2000N,產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大?假定試車(chē)過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力不變。
分析:由于路面水平,汽車(chē)在豎直方向受到的重力與地面的支持力大小相等、方向相反,合力為0、所以只需要考慮汽車(chē)在水平方向的運(yùn)動(dòng)。在水平方向,只有牽引力和阻力,使汽車(chē)產(chǎn)生加速度的力是這兩個(gè)力的合力。豎直方向合力為0,F(xiàn)牽和F阻的合力產(chǎn)生加速度a,用牛二定律F=ma可求。而加速度a又可以
解:正常行駛
關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)
聯(lián)立①②求得F阻=-437N,負(fù)號(hào)表示阻力方向與汽車(chē)前進(jìn)方向相反。
重新起步
又因?yàn)?em>F合=ma②
聯(lián)立①②代入數(shù)據(jù)得:a=1.42m/s2
做題目要有一定的解題步驟。
(1)確定研究對(duì)象,構(gòu)建模型:
(2)對(duì)這個(gè)物體進(jìn)行受力分析:
順序是:重力(mg)→支持力(彈力FN)→其它→摩擦力(Ff)


< >運(yùn)動(dòng)分析:判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向,求合力F合
(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程F合=ma
(6)畫(huà)運(yùn)動(dòng)草圖,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
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導(dǎo)出公式:vt2- v02 =2ax
我們按解題步驟再來(lái)看一道題。
例題2:某同學(xué)在列車(chē)車(chē)廂的頂部用細(xì)線懸掛一個(gè)小球,在:列車(chē)以某一加速度漸漸啟動(dòng)的過(guò)程中,細(xì)線就會(huì)偏過(guò)一定角度并相對(duì)車(chē)廂保持靜止,通過(guò)測(cè)定偏角的大小就能確定列車(chē)的加速度。在某次測(cè)定中,懸線與豎直方向的夾角為θ,求列車(chē)的加速度。
分析 列車(chē)在加速行駛的過(guò)程中,小球始終與列車(chē)保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),所以,小球的加速度與列車(chē)的加速度相同。解:方法1 利用合成法。
方法2
(1)確定研究對(duì)象,構(gòu)建模型:(小球)(2)對(duì)這個(gè)物體進(jìn)行受力分析
①放在水平面上豎直向下的重力mg;
②斜向上的拉力FT。
(3)正交分解:建立直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為四力的模式
(4)運(yùn)動(dòng)分析:判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向,求合力F合
物體向右加速運(yùn)動(dòng);所以在豎直方向沒(méi)有發(fā)生位移,沒(méi)有加速度,所以重力mg和Fy大小相等、方向相反,彼此平衡。
mg=Fy=FTcosθ
物體在水平方向加速運(yùn)動(dòng),所以有:F合=運(yùn)動(dòng)方向的力-反向的力=0-T1
F合=T1=Tsinθ
(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程F合=ma
Tsinθ=ma
聯(lián)立求得小球的加速度a
a=gtanθ
運(yùn)用步驟解題思路清晰,快捷。再來(lái)看一道課后的練習(xí)。
課后練習(xí)5:水平路面上質(zhì)量是30kg的手推車(chē),在受到60N的水平推力時(shí)做加速度為1.5m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)。如果撮去推力,車(chē)的加速度是多少?
解:(1)確定研究對(duì)象,構(gòu)建模型:(2)對(duì)這個(gè)物體進(jìn)行受力分析
①放在水平面上豎直向下的重力mg;
②地面對(duì)車(chē)向上的支持力FN。
③水平向右的推力F推;
④摩擦力Ff。
(3)正交分解:建立直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為四力的模式
(4)運(yùn)動(dòng)分析:判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向,求合力F合
物體向右加速運(yùn)動(dòng);所以在豎直方向沒(méi)有發(fā)生位移,沒(méi)有加速度,所以重力mg和FN大小相等、方向相反,彼此平衡。
mg=FN
物體在水平方向加速運(yùn)動(dòng),所以有:F合=運(yùn)動(dòng)方向的力-反向的力=F推-Ff
(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程F合=ma
F推-Ff=ma1
代入數(shù)據(jù)得:Ff=15N
同理撤去推力后:F合=運(yùn)動(dòng)方向的力-反向的力=0-Ff
-Ff=ma2
代入數(shù)據(jù)得a=-0.5m/s2,負(fù)號(hào)表示與運(yùn)動(dòng)方向相反。
科學(xué)漫步:用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)質(zhì)量(閱讀)
〖板書(shū)設(shè)計(jì)〗
4.3牛頓第三定律
物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
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a是物體的加速度,注意方向
單位:N
①矢量關(guān)系:速度的方向與合力的方向相同
②同體關(guān)系:F、m、a各量必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體
③瞬時(shí)關(guān)系:a與F同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。作用力突變,a的大小方向隨著改變,是瞬時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度與力一樣,可以突變,而速度是無(wú)法突變的。
〖教學(xué)反思〗
< >本節(jié)課對(duì)牛頓第二定律的理解和應(yīng)用是重點(diǎn),知識(shí)這個(gè)公式看起來(lái)很簡(jiǎn)單,所以學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生輕視的心理,公式并不難,難的地方在于求合力的過(guò)程,難在于怎么結(jié)合前面學(xué)習(xí)過(guò)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來(lái)求解加速度,所以教學(xué)過(guò)程中注意示范引導(dǎo)和拓展。本節(jié)課的兩道例題都是牛頓定律的應(yīng)用,只是沒(méi)有體現(xiàn)出強(qiáng)化應(yīng)用受力分析,特別是正交分解法,所以要對(duì)比使用正交分解法和合成法來(lái)解題對(duì)比。為此我針對(duì)正交分解法制定了相應(yīng)的解題步驟。
