牛頓第二定律

教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
　　 （1）通過演示實(shí)驗(yàn)認(rèn)識加速度與質(zhì)量和和合外力的定量關(guān)系；
　�。�2）會用準(zhǔn)確的文字?jǐn)⑹雠ｎD第二定律并掌握其數(shù)學(xué)表達(dá)式；
　　（3）通過加速度與質(zhì)量和和合外力的定量關(guān)系，深刻理解力是產(chǎn)生加速度的原因這一規(guī)律；
　�。�4）認(rèn)識加速度方向與合外力方向間的矢量關(guān)系，認(rèn)識加速度與和外力間的瞬時對應(yīng)關(guān)系；
　　（5） 能初步運(yùn)用運(yùn)動學(xué)和牛頓第二定律的知識解決有關(guān)動力學(xué)問題．

能力目標(biāo)
　　通過演示實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納總結(jié)的能力；通過實(shí)際問題的處理，培養(yǎng)良好的書面表達(dá)能力．

情感目標(biāo)
　　培養(yǎng)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)、有序的思維習(xí)慣．

教學(xué)建議

教材分析

　　1、通過演示實(shí)驗(yàn)，利用控制變量的方法研究力、質(zhì)量和加速度三者間的關(guān)系：在質(zhì)量不變的前題下，討論力和加速度的關(guān)系；在力不變的前題下，討論質(zhì)量和加速度的關(guān)系．
　　2、利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論總結(jié)出牛頓第二定律：規(guī)定了合適的力的單位后，牛頓第二定律的表達(dá)式從比例式變?yōu)榈仁剑?br />　　3、進(jìn)一步討論牛頓第二定律的確切含義：公式中的 表示的是物體所受的合外力，而不是其中某一個或某幾個力；公式中的 和 均為矢量，且二者方向始終相同，所以牛頓第二定律具有矢量性；物體在某時刻的加速度由合外力決定，加速度將隨著合外力的變化而變化，這就是牛頓第二定律的瞬時性．

教法建議

　　1、要確保做好演示實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中要注意交代清楚兩件事：只有在砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的前題下，小車所受的拉力才近似地認(rèn)為等于砝碼的重力（根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況決定是否證明）；實(shí)驗(yàn)中使用了替代法，即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小．
　　2、通過典型例題讓學(xué)生理解牛頓第二定律的確切含義．
　　3、讓學(xué)生利用學(xué)過的重力加速度和牛頓第二定律，讓學(xué)生重新認(rèn)識出中所給公式 ．

 

教學(xué)設(shè)計示例

教學(xué)重點(diǎn)：牛頓第二定律

教學(xué)難點(diǎn)：對牛頓第二定律的理解

示例：

一、加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系

　　介紹研究方法（控制變量法）：先研究在質(zhì)量不變的前題下，討論力和加速度的關(guān)系；再研究在力不變的前題下，討論質(zhì)量和加速度的關(guān)系．介紹實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)條件的保證：在砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，小車所受的拉力才近似地認(rèn)為等于砝碼的重力．介紹數(shù)據(jù)處理方法（替代法）：根據(jù)公式 可知，在相同時間內(nèi)，物體產(chǎn)生加速度之比等于位移之比．

　　以上內(nèi)容可根據(jù)學(xué)生情況，讓學(xué)生充分參與討論．本節(jié)書涉及到的演示實(shí)驗(yàn)也可利用氣墊導(dǎo)軌和計算機(jī)，變?yōu)槎�量�?shí)驗(yàn)．

　　1、加速度和力的關(guān)系

　　做演示實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論：小車質(zhì)量 相同時，小車產(chǎn)生的加速度 與作用在小車上的力 成正比，即 ，且 方向與 方向相同．

　　2、加速度和質(zhì)量的關(guān)系

　　做演示實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論：在相同的力F的作用下，小車產(chǎn)生的加速度 與小車的質(zhì)量 成正比，即 ．

二、牛頓第二運(yùn)動定律（加速度定律）

　　1、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的加速度根作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比．加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同．即 ，或 ．

　　2、力的單位的規(guī)定：若規(guī)定：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s²加速度的力叫1N．則公式中的 ＝1．（這一點(diǎn)學(xué)生不易理解）

　　3、牛頓第二定律：

　　物體的加速度根作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比．加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同．

數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ．或

　　4、對牛頓第二定律的理解：

　�。�1）公式中的 是指物體所受的合外力．

　　舉例：物體在水平拉力作用下在水平面上加速運(yùn)動，使物體產(chǎn)生加速度的合外力是物體

所受4個力的合力，即拉力和摩擦力的合力．（在桌面上推粉筆盒）

　�。�2）矢量性：公式中的 和 均為矢量，且二者方向始終相同．由此在處理問題時，由合外力的方向可以確定加速度方向；反之，由加速度方向可以找到合外力的方向．

（3）瞬時性：物體在某時刻的加速度由合外力決定，加速度將隨著合外力的變化而變化．

　　舉例：靜止物體啟動時，速度為零，但合外力不為零，所以物體具有加速度．

　　汽車在平直馬路上行駛，其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供；當(dāng)剎車時，牽引力突然消失，則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供．可以看出前后兩種情況合外力方向相反，對應(yīng)車的加速度方向也相反．

　�。�4）力和運(yùn)動關(guān)系小結(jié)：

　　物體所受的合外力決定物體產(chǎn)生的加速度：

　　當(dāng)物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運(yùn)動

　　當(dāng)物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運(yùn)動

　　以上小結(jié)教師要帶著學(xué)生進(jìn)行，同時可以讓學(xué)生考慮是否還有其它情況，應(yīng)滿足什么條件．

 

探究活動

題目：驗(yàn)證牛頓第二定律
組織：2－3人小組
方式：開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生實(shí)驗(yàn)．
評價：鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和操作能力．

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