高中物理牛頓第二定律教案 3900字 高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/牛頓第二定律 一、教學(xué)目標(biāo) 1、物理知識(shí)要求： （1）掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式； （2）理解公式中各物理量的含義及相互關(guān)系； （3）知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是如何定義的。 2、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)觀察、測(cè)量、歸納，得到物體的加速度、質(zhì)量和所受外力之間的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒏爬芰头治鐾评砟芰Α?3. 滲透物理學(xué)研究方法的教育。實(shí)驗(yàn)采用控制變量的方法研究物體的三個(gè)物理量a、F、m；采用列表法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的；人們認(rèn)識(shí)到通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)物理定律的重要性。二、重點(diǎn)難點(diǎn)分析 1、本節(jié)的重點(diǎn)是做論證實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生通過(guò)觀察、閱讀數(shù)據(jù)，令人信服地推斷出a、F、m之間的關(guān)系，進(jìn)而邏輯推導(dǎo)出牛頓第二定律的基本關(guān)系公式。因此，熟練、準(zhǔn)確地操作實(shí)驗(yàn)是本課程的重點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生只有講清楚實(shí)驗(yàn)設(shè)備、原理并順利完成實(shí)驗(yàn)，才能了解物理研究的方法，達(dá)到掌握方法、提高素質(zhì)的目的。 2、牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式簡(jiǎn)單完善，也不難記憶。然而，學(xué)生很難全面、深入地理解定律中各個(gè)物理量的含義和相互關(guān)系；牢牢掌握該定律的物理意義和廣闊的應(yīng)用前景。
這個(gè)困難可以通過(guò)本課程的規(guī)律分析和有針對(duì)性的鞏固練習(xí)來(lái)加深和突破。另外，還需要在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過(guò)程中去體會(huì)和理解。 3、教具小車(chē)、木板、滑輪、鉤碼、投影儀。四、主要教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 由牛頓第一定律可知，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是物體運(yùn)動(dòng)速度的變化，即加速度不為零。因此力是加速度的原因，而加速度又與力有關(guān)。從牛頓第一定律我們還可以知道，所有物體始終保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。這種性質(zhì)稱(chēng)為慣性。質(zhì)量是物體慣性的量度，因此加速度與質(zhì)量有關(guān)。京漢教育中心/高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/那么物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量和力有什么關(guān)系呢？我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知。 （二）教學(xué)流程設(shè)計(jì) 1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) （1）啟發(fā)學(xué)生按照以下思路推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方法：對(duì)于物體（保持m不變），不施加力時(shí)加速度為零→加速度不為零受力后 → 力越大，加速度越大。相同的力（保持F不變）作用在不同的物體上→質(zhì)量小容易被拉動(dòng)→質(zhì)量越小，加速度越大。也就是說(shuō)，在研究三個(gè)變量之間的關(guān)系時(shí)，必須保持其中一個(gè)量不變，即控制變量的方法。 （2）啟發(fā)學(xué)生按照以下思路推導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)原理：測(cè)量物體加速度的方法有很多種，如使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、分析紙帶等。這些方法比較準(zhǔn)確，但比較耗時(shí)→找到一個(gè)利用其他物理量直觀反映加速度大小的方法→我們的實(shí)驗(yàn)是利用兩輛車(chē)同時(shí)的位移來(lái)反映加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。 (2)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)采用必修課本中描述的裝置并稍加改進(jìn)。
圖1中a、b、c三個(gè)位置安裝光滑金屬環(huán)高中物理第二定律教案，控制鋼絲繩位置，防止鋼絲繩脫落；另外，兩根繩子通過(guò)a環(huán)匯合在一起，可以直接用手操作，避免了鐵夾操作的困難。雖然這會(huì)增加阻力，但你只需要將板稍微向前傾斜即可平衡摩擦力。板側(cè)面的刻度用于讀取位移。 3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 (1)加速度與力的關(guān)系。使用兩個(gè)相同的小車(chē)，滿(mǎn)足m1=m2；在小車(chē)前面的繩端掛一個(gè)鉤碼和兩個(gè)鉤碼，使F1=F2。將兩輛車(chē)?yán)酵黄瘘c(diǎn)并記下位置。松手后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，兩車(chē)會(huì)同時(shí)停下來(lái)，這樣時(shí)間t就相同了。讀出兩輛小車(chē)的位移，填入表一：（投影）京漢教育中心/高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/對(duì)照表一。在允許誤差范圍內(nèi)，a∝F。 (2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。在小車(chē)1上加0.2kg重物，使m1=2m2；在兩小車(chē)前繩端掛一個(gè)鉤碼，使F1=F2。將兩臺(tái)小車(chē)?yán)镣黄瘘c(diǎn)，松開(kāi)一段時(shí)間，使其同時(shí)停止。讀出每臺(tái)小車(chē)的位移，記錄在表2中：（投影）表24。推導(dǎo)出該定律與物體的質(zhì)量成正比和反比，這是牛頓第二定律的基本關(guān)系。寫(xiě)為數(shù)學(xué)京漢教育中心/高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/(2) 上式可寫(xiě)為方程F=kma，其中k為比例常數(shù)。如果為公式中的物理量選擇合適的單位，則可以使k=1，公式更簡(jiǎn)單。在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓單位是根據(jù)牛頓第二定律定義的：使質(zhì)量為1kg的物體加速1m/s2的力為1N，即1N=1kg·m/s2。
可見(jiàn)，如果全部采用國(guó)際單位制中的單位，則可設(shè)k=1，公式簡(jiǎn)化為F=ma。這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式。 (3)當(dāng)物體受到多種力作用時(shí)，牛頓第二定律也是正確的，但此時(shí)F代表外力對(duì)物體的合力。牛頓第二定律更一般的表述是：物體的加速度與所產(chǎn)生的外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向與合外力的方向相同。數(shù)學(xué)公式為：F組合=ma。 5、定律的理解 牛頓第二定律是從物體在恒力作用下作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情況推導(dǎo)出來(lái)的。然而，力的獨(dú)立作用原理可以擴(kuò)展到多個(gè)力的情況，以及可變力的作用。某個(gè)時(shí)刻。還需要注意的是，該定律的最后一句是加速度與合成外力之間的方向關(guān)系。也就是說(shuō)，該定律是矢量的、瞬時(shí)的、獨(dú)立的。因此，要掌握牛頓第二定律，還必須注意以下幾點(diǎn)：（1）定律中各物理量的含義及關(guān)系：F sum 為物體（研究對(duì)象）所受的外力總和，m 為研究對(duì)象的質(zhì)量，如果研究對(duì)象是多個(gè)物體，則m為多個(gè)物體的質(zhì)量之和。 a為研究對(duì)象在合力F作用下產(chǎn)生的加速度； a與F方向相同。 (2)該定律的物理意義由該定律可知：當(dāng)物體所受的凈外力恒定時(shí)，加速度也恒定，物體作直線運(yùn)動(dòng)以均勻的速度；當(dāng)凈外力隨時(shí)間變化時(shí)，加速度也隨時(shí)間變化；凈外力也隨時(shí)間變化；當(dāng)它為零時(shí)，加速度也為零，物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
牛頓第二定律以簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式表達(dá)了運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系。 6．鞏固練習(xí) (1) 由牛頓第二定律我們知道，無(wú)論力多小，物體都可以加速。然而，當(dāng)我們用力舉起重物時(shí)，卻舉不起來(lái)。這與牛頓第二定律相沖突嗎？為什么？答：不存在矛盾。根據(jù)公式F=ma，F(xiàn)加起來(lái)就是凈外力。無(wú)論力多小，都可以使物體加速。這個(gè)力應(yīng)該是凈外力。現(xiàn)在，當(dāng)用力舉起重物時(shí)，該物體保持靜止，表明凈外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。 (2) 當(dāng)一個(gè)力作用在靜止的物體上時(shí)，該物體一定會(huì)加速，對(duì)嗎？京漢教育中心/高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/答案：略。原因與上面相同。 （3）下列哪些說(shuō)法是錯(cuò)誤的？為什么？ A、物體所受的合外力越大貝語(yǔ)網(wǎng)校，其加速度越大。 B、物體所受的合外力越大，其速度越大。 C．物體在外力的作用下作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小。 D. 如果物體的加速度保持不變，則必須對(duì)它施加恒定的力。答案：B、C、D 說(shuō)法不正確。根據(jù)牛頓第二定律，作用在物體上的凈外力決定了它的加速度。加速度的大小與速度無(wú)關(guān)。因此，B的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的方向與速度的方向一致。當(dāng)凈外力減小而方向不變時(shí)，加速度減小但方向不變，因此物體仍然加速，速度增大。說(shuō)法C是錯(cuò)誤的。加速度是一個(gè)矢量，其方向與合外力的方向一致。
加速度的大小保持不變，但如果方向改變，則總外力的方向也必然改變。 D 是錯(cuò)誤的。 （三）課堂小結(jié)（可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)） 1、本課以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用控制變量的方法進(jìn)行研究。該方法今后將用于電和熱的研究。我們根據(jù)所掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索規(guī)律，這是對(duì)象研究的重要方法。 2. 定義力的單位“牛頓”，使k=1，得到牛頓第二定律F=ma 的簡(jiǎn)單形式。用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)物理定律是物理學(xué)的特點(diǎn)之一，但你應(yīng)該知道相應(yīng)的文字內(nèi)容和含義。 3. 牛頓第二定律總結(jié)了運(yùn)動(dòng)與力之間的關(guān)系。當(dāng)物體所受的凈外力一定時(shí)，它的加速度也一定；當(dāng)凈外力為零時(shí)，加速度為零。即外力的綜合決定了加速度，加速度影響物體的運(yùn)動(dòng)。因此，牛頓第二定律將前兩章中的力和物體的運(yùn)動(dòng)結(jié)合為一個(gè)整體，而它們之間的聯(lián)系就是加速度。五、課程簡(jiǎn)介 1.本課程以所需教材為基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)采用文中描述的裝置，簡(jiǎn)單直觀，易于得出結(jié)論。缺點(diǎn)是不夠精確，操作必須小心，否則會(huì)出現(xiàn)較大誤差。重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，反向操作也可得到驗(yàn)證。首先確定兩小車(chē)距離終點(diǎn)的位移，然后放開(kāi)，通過(guò)同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證。操作更簡(jiǎn)單。有條件的學(xué)校可以采用氣墊導(dǎo)軌、光電門(mén)進(jìn)行精確測(cè)量和驗(yàn)證。 2、通過(guò)探索規(guī)律的過(guò)程滲透物理研究方法，是整個(gè)物理教學(xué)的重要內(nèi)容和任務(wù)。
本節(jié)的內(nèi)容是一個(gè)典型的探索過(guò)程：利用控制變量和實(shí)驗(yàn)歸納的方法來(lái)研究三個(gè)變量之間的關(guān)系。該方法用于研究熱科學(xué)中p、V、T之間的關(guān)系，以及電學(xué)中U、d、E之間的關(guān)系。這是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的常用方式。因此，本課不僅讓學(xué)生掌握牛頓第二定律，還讓學(xué)生掌握該定律是如何推導(dǎo)的。京漢教育中心/高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)/3．牛頓第二定律通過(guò)加速度將物體的運(yùn)動(dòng)和力緊密聯(lián)系起來(lái)，使前三章成為一個(gè)整體。這是解決機(jī)械問(wèn)題的重要工具。明確學(xué)生要深入理解和全面掌握牛頓第二定律，即理解每個(gè)物理量和公式的內(nèi)涵和外延，避免重復(fù)公式和翻譯成文字的現(xiàn)象。數(shù)學(xué)語(yǔ)言可以簡(jiǎn)潔地表達(dá)物理規(guī)律，使其形式完善、易于記憶，但它不能取代書(shū)面表達(dá)，更不能涵蓋與之相關(guān)的復(fù)雜多變的運(yùn)動(dòng)和力的情況。否則，活的法律就會(huì)變成死的公式。京漢教育中心/第二部分：物理試題練習(xí)題考試題教案高一物理牛頓第二定律2 3200字第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律4.3牛頓第二定律張成金江蘇徐州睢寧衛(wèi)集中學(xué)校★教學(xué)目標(biāo)（1） ) 知識(shí)與技能 1. 掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式 2. 理解公式中各物理量的含義及相互關(guān)系 3. 知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是如何定義的4. 能夠運(yùn)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 （2）過(guò)程和方法 5. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)物體的加速度、質(zhì)量和外力之間的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)牛頓第二定律定律6.能量從實(shí)際運(yùn)動(dòng)中抽象模型并利用第二定律來(lái)解決它們（3）情感態(tài)度和價(jià)值觀7.滲透物理研究方法的教育 8．認(rèn)識(shí)到通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律是物理研究的重要方法★教學(xué)重點(diǎn) 1．牛頓第二定律 2. 牛頓第二定律的應(yīng)用 ★ 教學(xué)難點(diǎn) 牛頓第二定律的應(yīng)用 ★ 教學(xué)過(guò)程介紹 教師：牛頓第一定律告訴我們，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即物體運(yùn)動(dòng)的原因。加速度。加速度同時(shí)與物體的質(zhì)量有關(guān)。
我們從上一課的研究實(shí)驗(yàn)中看到，小車(chē)的加速度可能與其所受到的凈外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)可以得出相同的結(jié)論，可以總結(jié)出一個(gè)一般規(guī)律：物體的加速度與凈外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，與加速度的方向成反比。加速度與凈外力的方向有關(guān)。相同的。這就是牛頓第二定律。 1、牛頓第二定律：【定義】：物體的加速度與凈外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向與凈外力的方向相同。比例公式：a≤F m 或F≤ma。方程： F?kma 其中 k 是比例系數(shù)。 （式中F是總外力，ma是效應(yīng)，不要把它當(dāng)成力，它們只是大小相等。）力的單位K是比例常數(shù)。那么 k 應(yīng)該是多少？這里需要指出的是，在17世紀(jì)，人類(lèi)已經(jīng)有了一些基本物理量的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，但還沒(méi)有規(guī)定多少力為單位力，當(dāng)然也沒(méi)有力的單位牛頓。科學(xué)家在進(jìn)行與力相關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，并不會(huì)精確計(jì)算力的大小，而只是利用簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系。例如，掛一根鉤碼時(shí)，質(zhì)量為1kg的小車(chē)產(chǎn)生的加速度為2m/s。當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，小車(chē)所受的力是第一次的兩倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小車(chē)產(chǎn)生的加速度為2m/s。 4m/s2的加速度，由此可以得出物體的加速度與它所受到的總外力成正比（因?yàn)闆](méi)有規(guī)定一個(gè)單位是多少力，所以你無(wú)法知道有多少個(gè)單位的力）強(qiáng)制掛鉤代碼是。
例如，只有當(dāng)我們指定距離為多長(zhǎng)作為單位長(zhǎng)度（1m）時(shí)，我們才能知道一根桿有多少個(gè)長(zhǎng)度單位，即有多少米。 ）。由于單位力的大小尚未指定，因此 k 的選擇有些隨意。只要是常數(shù)，就可以正確表示F、m、a之間的比例關(guān)系。 （或者反過(guò)來(lái)，如果我們指定了力的單位為N，鉤碼的重量為1N，那么公式中的k就不是任意的了。計(jì)算時(shí)，質(zhì)量的單位是kg，加速度的單位是單位為m/s2高中物理第二定律教案，當(dāng)F和ma均取單位1的值時(shí)，有：1N=k*1kg*1m/s2，我們知道1kg*1m/s2表示質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生的質(zhì)量。一個(gè)1m/s2的力，相比上面的例子，應(yīng)該是半個(gè)鉤碼，那么k應(yīng)該等于2。如果兩個(gè)鉤碼的重量是1N，那么k應(yīng)該是4。當(dāng)重量半個(gè)鉤子代碼是1N，k應(yīng)該是1N 1。因此，由于沒(méi)有指定1N的力，所以k的值是任意的，只要它是一個(gè)常數(shù)，因?yàn)閗是任意選擇的，所以取1就可以了。公式最簡(jiǎn)單。