牛頓第二運動定律 高中物理課程計劃
作為一名盡職盡責的老師，一定要寫教案，有了教案的幫助，才能更好地組織教學活動。教案怎么寫呢？下面是小編收集整理的高中物理牛頓第二定律教案，歡迎大家學習參考，希望對大家有所幫助。
三維目標
知識和技能
1、掌握牛頓第二定律的原文內容和數學公式。
2、理解公式中各物理量的含義及關系。
3. 了解國際單位制中力的單位“牛頓”是如何定義的
4.能運用牛頓第二定律公式進行相關計算。
過程和方法
1、通過總結上節課實驗的結論，得出物體的加速度和其質量以及受到外力之間的關系，進而總結出牛頓第二定律，欣賞大師的做法和勇氣。
2.培養學生的概括和分析推理能力，
情感態度和價值觀
1. 進行物理研究方法教育，
2.認識到通過實驗總結物理定律是物理研究的重要方法。
3、通過牛頓第二定律的應用，讓學生深切感受到科學來源于生活、服務于生活，激發學生學習物理的興趣。
教學重點
牛頓第二定律的特點
教學困難
1. 牛頓第二定律的理解
2. 理解當k=1時，F=ma，
教具準備
多媒體課件
課程表
1 類
教學過程
【新課介紹】
師：利用多媒體播放上節課實驗的過程，喚起學生的記憶，激發學生的興趣，讓學生再次體驗成功的喜悅。迅速將課堂氣氛轉換到研究和討論影響物體加速度的因素的話題上。
學生觀看并討論上節課的實驗過程和結果。
老師：通過上節課的實驗，我們知道，當作用于物體的力保持不變時，物體的加速度與作用于物體的力之間有什么樣的關系？
學生：當物體所受的力不變時，物體的加速度與物體所受的力成正比。
老師：當作用于物體的力不變時，物體的加速度和物體的質量之間有什么關系？
學生：當物體上的作用力保持不變時，物體的加速度與其質量成反比。
老師：當作用于物體的力和物體的質量發生變化時，物體的加速度和它所作用的力及質量之間有什么關系？
【新課程教學】
1.牛頓第二定律
老師：通過上節課的實驗，我們再次證明了物體的加速度和物體所受的凈外力成正比，和物體的質量成反比。
師：怎樣用數學公式來表達上述結論？
生命：a∝
師：上面的公式怎樣寫成等式？
學生：我們需要引入比例常數ka=k
老師：我們可以把上面的公式改寫成F=kma，
上面的公式可以通過選擇合適的單位來簡化。前面我們已經了解過，國際單位制中力的單位是牛頓。其實，國際單位牛頓的定義是：當一個質量為1kg的物體獲得1m/s2的加速度時，它所受到的凈外力為1N，即1N=1kgm/s2
可以看出，如果所有量都用國際單位表示，則k=1，F=ma
這就是牛頓第二定律的數學表達。
老師：牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數量關系，還描述了它們的方向關系，結合上節課的實驗探索，它們的方向關系是什么？
學生：質量m是標量，沒有方向，合力的方向與加速度的方向相同，
老師：是的，那我們怎樣用文字表達牛頓第二定律呢？
學生：物體的加速度與它受到的凈力成正比，與物體的質量成反比。加速度的方向與凈力的方向相同。
老師：加速度的方向總是和外力的合力方向一致，我們說牛頓第二定律是單向的。
【討論交流】
（多媒體演示課件） 一個物體靜止在光滑的水平面上，從某一時刻起，作用于物體上一個向右的恒定外力5N。若物體的質量為5kg，則物體的加速度是多??少？若2s后外力撤去，物體的加速度是多??少？2s后物體會如何運動？
學生分組討論
師：請您積極回答這個問題。
學生：根據牛頓第二定律F=ma可得a= 。代入數據可得a=1m/s2。2s后，外力撤去，物體所受力為零，所以加速度為零。由于此時物體已經有速度，所以2s后物體保持勻速直線運動狀態。
老師：剛才這位同學說，2秒之后物體就不再受力了，對嗎？
學生：不是，因為此時物體還受到重力和水平面的支撐力。
老師：那么這種情況下加速度是多??少？
學生：還是為零，因為引力和支撐力的合力為零。牛頓第二定律中物體所受的力是合力，而不是單一的力。
老師：很好，以后我們用牛頓第二定律解題的時候，一定要注意這一點，就是用物體受的合力來處理。
【課堂培訓】
討論 a 和 F 之間的關系，并判斷下列哪些陳述是不正確的以及原因。
A.物體只有受到力的作用時才具有加速度。
B.力恒定，加速度也恒定。
C.力隨時間變化，加速度也隨時間變化
D.當力停止作用時，加速度消失
答案：ABCD
教師點評：牛頓第二定律表達的是力的瞬時定律，它描述的是力的瞬時作用就是產生加速度。物體在某一時刻的加速度的大小和方向，是由該時刻物體所受的合外力的大小和方向決定的。當物體所受的合外力發生變化時，其加速度也會隨之變化。F=ma在運動過程的每個時刻都成立。加速度與力是同一時刻的對應量，即同時產生、同時變化、同時消失。這就是牛頓第二定律的瞬時性。
老師：根據牛頓第二定律，即使很小的力也能產生加速度。那么為什么當我們用很小的力水平推動桌子時，它不會動呢？這是否與牛頓第二定律相矛盾？
學生：不矛盾，因為牛頓第二定律中的力是合力。
老師：如果一個物體受到多種力的作用，它的加速度怎樣計算？
學生：先求物體的合力，然后求合力產生的加速度。
師：好，我們來看下面的例子。
多媒體演示示例
【例1】一物體在若干個力的共同作用下處于靜止狀態。現使其中一個向東的力F的值逐漸減小為零，再逐漸恢復到原值（方向不變）。
A.物體總是向西移動
B.物體先向西移動，然后向東移動
C.物體的加速度先增大后減小
D.物體的速度先增大后減小
學生1：向東的物體所受的力逐漸減小。由于原來的合力為零，當向東的力逐漸減小時，向西的合力應該逐漸增大，物體的加速度就增大，方向為西。當向東的物體所受的力恢復到原來值時，物體的合力又為零，加速度減小。因此，加速度的變化量應該是先增大后減小。
學生2：物體的加速度是先增大后減小的，所以速度也應該是先增大后減小的。
學生3：這個說法是錯誤的。雖然加速度減小了，但在整個過程中，加速度的方向始終與速度的方向相同。因此，速度應該增加，直到加速度達到零。
老師：對，一定要注意，速度的變化和加速度的變化之間沒有直接的關系，只要加速度的方向與速度的方向一致，速度就會不斷增大。
多媒體演示示例
【例2】一輛質量為的汽車在平坦路面上行駛，當車速達到72km/h時，關閉發動機，20秒后停下，汽車遇到的阻力為多少？再啟動加速時，牽引力為2000N，應產生多大的加速度？（假設汽車在行駛過程中遇到的阻力保持不變）
學生討論和回答
學生：物體在減速過程中的初速度為72公里/小時=20米/秒，末速度為零。根據a=，物體的加速度為a=-1米/秒2，方向為后方。物體受到的阻力f=ma=-1 000N。當物體重新啟動時，牽引力為2 000N，所以此時的加速度為a2==1米/秒2，方向為汽車運動方向。
師：根據以上的學習，學生討論并總結應用牛頓第二定律的一般步驟。
1.確定研究對象。
2、分析物體的受力及運動，繪制研究對象的受力分析圖。
3.計算合力，并運用國際單位制統一各物理量的單位。
4.根據牛頓運動定律和運動學建立方程并求解。
老師：牛頓第二定律在高中物理的學習中占有重要的地位，希望同學們能夠理解牛頓第二定律，并且能夠熟練地運用它去解決問題。
【課堂培訓】
如圖4-3-1所示，一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動，滑到斜面頂端后再返回到斜面底面。試分析物體運動過程中加速度的變化情況。
圖 4-3-1
分析：物體在向上滑動的過程中，物體的運動既受到重力的影響，又受到斜面的摩擦力的影響，沿斜面的合力平行于向下的斜面，所以物體的加速度方向平行于向下的斜面，與物體的速度方向相反，物體減速，直至速度減為零。物體在向下滑動的過程中，物體的運動也受到重力的影響，但摩擦力的方向平行于向上的斜面，沿斜面的合力仍然平行于向下的斜面，但合力的大小比向上滑動時要小，所以物體會沿斜面平行向下加速，加速度的大小比向上滑動時要小。可見，物體運動的加速度是由物體所受的外力決定的，而物體運動的速度不僅與外力有關，還與物體開始運動時的狀態有關。
[概括]
在這節課中我們學習了
1.牛頓第二定律：F=ma，
2.牛頓第二定律是單向的、瞬時的、均勻的、獨立的物理高中必修一4-3牛頓第二定律》（教案），
3.利用牛頓第二定律解問題的一般方法。
[家庭作業]
課本第85頁的問題和練習，
【課外培訓】
1. 假設一滴雨滴從高處垂直落下，空氣阻力f與雨滴速度v成正比，則雨滴的運動為
A.先加速，再減速，最后停止。B.先加速物理高中必修一4-3牛頓第二定律》（教案），然后保持勻速
C.先加速再減速直至速度恒定 D.加速度逐漸減小至零
2. 下列哪項表述是正確的？
A.如果物體所受的凈外力為零，則該物體的速度必定為零。
B.物體受到的凈外力越大，其加速度和速度就越大。
C.物體的速度方向一定與作用于物體的凈外力方向一致。
D.物體加速度的方向一定與作用于物體的凈外力方向相同。
3. 一物體以 5 米/秒的勻速向東運動。從某一時刻起，它受到一個向西方向的恒定外力 3 N。設該物體的質量為 5 千克，計算：2 秒后該物體的速度為
4、如圖4-3-2所示，用兩個量程為20N的彈簧秤A、B將一個1kg的物塊固定在一輛帶有光滑底板的小車上。當小車在水平地面做勻速直線運動時，兩個彈簧秤的讀數均為10N。當小車做勻速直線運動時，彈簧秤A的讀數變為8N，請問此時小車的加速度為多少？
圖 4-3-2
A. 2 米/秒2 B. 4 米/秒2
C.6 米/秒2 D.8 米/秒2
參考答案
1. 答案：B
分析：分析雨滴所受的力，我們發現，雨滴受到垂直向下的重力和向上的空氣阻力。重力的大小和方向不變，而空氣阻力隨著速度的增加而增大。因此，物體的加速度a=應該逐漸減小，最終趨于零。此時雨滴的速度最大，隨后雨滴做勻速運動。
2. 答案：D
3、分析解：由于物體受到一個方向為西的恒定外力，所以恒定加速度的方向也是朝西，與物體初速度的方向相反。因此，物體應作勻速減速度直線運動。
根據牛頓第二定律，我們知道：a= = m/s2=0, 6 m/s2
由勻速減速直線運動公式可知，2s結束時物體的速度為
v2=v0－at=（5－0、6×2） 米/秒=3、8米/秒
東方向，
4、分析：由于彈簧的彈力和它的變形量成正比，當彈簧秤A的讀數由10N變為8N時，其變形量減小，而彈簧秤B的變形量要增大，且彈簧秤A、B變形量的變化量相等，所以彈簧秤B的讀數應為12N。物體在水平方向所受的總外力為F=TB-TA=12N-8N=4N。
根據牛頓第二定律，物體的加速度為a==m/s2=4m/s2。
答案：B
注意：無論題目中的彈簧秤原本是處于拉伸狀態還是壓縮狀態，結果都是一樣的。同學們可以自行驗證兩種情況的假設。
字體設計
3 牛頓第二定律
物體的加速度與它受到的凈力成正比，與物體的質量成反比。加速度的方向與凈力的方向相同。
表達式 F=ma
解釋（1）各向同性：加速度的方向始終與力的方向相同。
（2）瞬時性：加速度與力是瞬時對應量，即它們同時產生、同時改變、同時消失。
（3）同質性：加速度與合成外力（及質量）屬于同一物體。
（4）獨立性：當一個物體受到幾種力的作用時，每種力都會獨立地產生相應的加速度，物體表現出的實際加速度，是各力作用于該物體產生的加速度疊加的結果。
活動與探索
探索活動主題：牛頓第二定律的發現過程，
探索過程：
步驟 學生活動 教師指導 目的
1.去圖書館或上網查找關于牛頓發現牛頓第二定律的書籍。
2.培養學生的思考能力，根據查閱的資料確定文章的主題和內容，并回答學生提出的具體問題
3. 分享活動感受，評論精彩文章
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