高中沪科版物理必修一教学参考：第5章-第2节-牛顿第二定律1-.docx

牛顿其次定律
从容说课
经过上一节课的试验探究，同学已经知道了加速度与受到的合外力成正比，和物体的质量成反比的结论.这节通过对牛顿其次定律的学习，使同学能够站在更高的层次上理解物体的加速度和物体受力以及物体质量的关系，使同学有了和科学巨匠相同的思维过程，充分调动他们学习物理的乐观性.在教学中应留意引导同学如何把比例式变成等式，在进一步学习的基础之上理解牛顿其次定律中力和加速度的同向性、瞬时性、同体性和独立性.会用牛顿运动定律解决简洁的题目，渐渐生疏这一类问题的处理方法.
三维目标
学问与技能
1.把握牛顿其次定律的文字内容和数学公式.
2.理解公式中各物理量的意义及相互关系.
3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.
4.会用牛顿其次定律的公式进行有关的计算.
过程与方法
1.通过对上节课试验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿其次定律，体会大师的做法与士气.
2.培育同学的概括力气和分析推理力气.
情感态度与价值观
1.渗透物理学争辩方法的训练.
2.生疏到由试验归纳总结物理规律是物理学争辩的重要方法.
3.通过牛顿其次定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发同学学习物理的爱好.
教学重点
牛顿其次定律的特点.
教学难点
1.牛顿其次定律的理解.
2.理解k=1时，F=ma.
教具预备
多媒体课件
课时支配
1课时
教学过程
［新课导入］
师：利用多媒体播放上节课做试验的过程，引起同学的回忆，激发同学的爱好，使同学再一次体会成功的喜悦，快速把课堂氛围变成争辩争辩影响物体加速度缘由这一课题中去.
同学观看，争辩上节课的试验过程和试验结果.
师：通过上一节课的试验，我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？
生：当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比.
师：当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系？
生：当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比.
师：当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？
［新课教学］
一、牛顿其次定律
师：通过上一节课的试验，我们再一次证明白：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比.
师：如何用数学式子把以上的结论表示出来？
生：a∝
师：如何把以上式子写成等式?
生：需要引入比例常数k a=k
师：我们可以把上式再变形为F=kma.
选取合适的单位，上式可以简化.前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿.其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m/s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即1 N=1 kg·m/s2
可见，假如各量都接受国际单位，则k=1，F=ma
这就是牛顿其次定律的数学表达式.
师：牛顿其次定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课试验的探究，它们的方向关系如何？
生：质量m是标量，没有方向.合力的方向与加速度方向相同.
师：对，我们如何用语言把牛顿其次定律表达出来呢？
生：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.
师：加速度的方向与合外力的方向始终全都，我们说牛顿其次定律具有同向性.
【争辩与沟通】
（多媒体演示课件）一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开头受到一个方向向右、大小为5 N的恒定外力作用，若物体质量为5 kg，求物体的加速度.若2 s后撤去外力，物体的加速度是多少？物体2 s后的运动状况如何？
同学进行分组争辩
师：请同学们踊跃回答这个问题.
生：依据牛顿其次定律F=ma，可得a=，代入数据可得a=1 m/s2，2 s后撤去外力，物体所受的力为零，所以加速度为零.由于物体此时已经有了一个速度，所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态.
师：刚才这位同学说2 s后物体不再受力，那么他说的对不对呢？
生：不对.由于此时物体照旧受到重力和水平地面对它的支持力.
师：那么在这种状况下的加速度又是多少呢？
生：照旧是零，由于重力和支持力的合力为零，牛顿其次定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力.
师：格外好.以后我们在利用牛顿其次定律解题时确定要留意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理.

【课堂训练】
争辩a和F合的关系，并推断下面哪些说法不对，为什么.
A.只有物体受到力的作用，物体才具有加速度
B.力恒定不变，加速度也恒定不变
C.力随着时间转变，加速度也随着时间转变
D.力停止作用，加速度也随即消逝
答案：ABCD
老师点评：牛顿其次定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果是产生加速度.物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方始终打算的.当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消逝.这就是牛顿其次定律的瞬时性.
师：依据牛顿其次定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢？这和牛顿其次定律是不是冲突？
生：不冲突，由于牛顿其次定律中的力是合力.
师：假如物体受几个力共同作用，应当怎样求物体的加速度呢？
生：先求物体几个力的合力，再求合力产生的加速度.
师：好，我们看下面一个例题.
多媒体呈现例题
【例1】 一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值渐渐减小到零，又渐渐使其恢复到原值（方向不变），则
A.物体始终向西运动
B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小
D.物体的速度先增大后减小
生1：物体向东的力渐渐减小，由于原来合力为零，当向东的力渐渐减小时，合力应当向西渐渐增大，物体的加速度增大，方向向西.当物体向东的力恢复到原值时，物体的合力再次为零，加速度减小.所以加速度的变化状况应当先增大后减小.
生2：物体的加速度先增大后减小，所以速度也应当先增大后减小.
生3：这种说法不对，虽然加速度是有一个减小的过程，但在整个过程中加速度的方向始终和速度的方向全都，所以速度应当始终增大，直到加速度为零为止.
师：对.确定要留意速度的变化和加速度的变化并没有直接的关系，只要加速度的方向和速度的方向全都，速度就始终增大.
多媒体呈现例题
【例2】 某质量为1 000 kg的汽车在平直路面上试车，当达到72 km／h的速度时关闭发动机，经过20 s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大？（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）
同学争辩解答
生：物体在减速过程的初速度为72 km/h=20 m/s，末速度为零，依据a=得物体的加速度为a＝－1 m/s2，方向向后.物体受到的阻力f＝ma＝－1 000 N.当物体重新启动时牵引力为2 000 N，所以此时的加速度为a2=＝1 m/s2，方向向车运动的方向.
师：依据以上的学习，同学们争辩总结一下牛顿其次定律应用时的一般步骤.
生：1.确定争辩对象.
2.分析物体的受力状况和运动状况，画出争辩对象的受力分析图.
3.求出合力.留意用国际单位制统一各个物理量的单位.
4.依据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.
师：牛顿其次定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，期望同学们能够理解牛顿其次定律并且能够娴熟地应用它解决问题.
【课堂训练】
如图4－3－1所示，一物体以确定的初速度沿斜面对上滑动，滑到顶点后又返回斜面底端.试分析在物体运动的过程中加速度的变化状况.

图4－3－1
解析：在物体向上滑动的过程中，物体运动受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面对下，所以物体运动的加速度方向是平行斜面对下的，与物体运动的速度方向相反，物体做减速运动，直至速度减为零.在物体向下滑动的过程中，物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面对上，其沿斜面的合力照旧是平行于斜面对下，但合力的大小比上滑时小，所以物体将平行斜面对下做加速运动，加速度的大小要比上滑时小.由此可以看出，物体运动的加速度是由物体受到的外力打算的，而物体的运动速度不仅与受到的外力有关，而且还与物体开头运动时所处的状态有关.
［小结］
这节课我们学习了
1.牛顿其次定律：F=ma.
2.牛顿其次定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.
3.牛顿其次定律解决问题的一般方法.
［布置作业］
教材第85页问题与练习.
［课外训练］
1.设雨滴从很高处竖直下落，所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动状况是
A.先加速后减速，最终静止 B.先加速后匀速
C.先加速后减速直至匀速 D.加速度渐渐减小到零
2.下列说法中正确的是
Ａ.物体所受合外力为零，物体的速度必为零
Ｂ.物体所受合外力越大，物体的加速度越大，速度也越大
Ｃ.物体的速度方向确定与物体受到的合外力的方向全都
D.物体的加速度方向确定与物体所受到的合外力方向相同
3.一个物体正以5 m/s的速度向东做匀速直线运动，从某一时刻开头受到一个方向向西、大小为3 N的恒定外力作用，若物体质量为5 kg，求：2 s末物体的速度.
4.如图4－3－2所示，底板光滑的小车上用两个量程为20 N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量1 kg的物块.在水平地面上当小车做匀速直线运动时，两弹簧秤的示数均为10 N.当小车做匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8 N.这时小车运动的加速度大小是

图4－3－2
A.2 m/s2 B.4 m/s2
C.6 m/s2 D.8 m/s2
参考答案
1.答案：B
解析：分析雨滴的受力状况，发觉雨滴受竖直向下的重力和向上的空气阻力，重力的大小方向不变，空气阻力随速度的增大而增大，所以物体的加速度a=应当渐渐变小最终为零，此时雨滴的速度最大，以后雨滴做匀速运动.
2.答案：D
3.分析与解答：由于物体受到恒定外力是向西的，因此产生恒定加速度的方向也是向西的，与物体初速度方向相反，故物体应做匀减速直线运动.

由牛顿其次定律可知：a== m/s2=0.6 m/s2
由匀减速直线运动公式可知：2 s末物体速度为
v2=v0－at=（5－0.6×2） m/s=3.8 m/s
方向向东.
4.解析：因弹簧的弹力与其形变量成正比，当弹簧秤甲的示数由10 N变为8 N时，其形变量削减，则弹簧秤乙的形变量确定增大，且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等，所以，弹簧秤乙的示数应为12 N.物体在水平方向所受到的合外力为F=T乙－T甲=12 N－8 N=4 N.
依据牛顿其次定律，得物块的加速度大小为a== m/s2=4 m/s2.
答案：B
说明：无论题中的弹簧秤原来处于拉伸状态或压缩状态，其结果相同.同学们可自行通过对两种状况的假设加以验证.
板书设计
3 牛顿其次定律
内 容
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同
表达式
F=ma
说 明
（1）同向性：加速度的方向与力的方向始终全都
（2）瞬时性：加速度与力是瞬间的对应量，即同时产生、同时变化、同时消逝
（3）同体性：加速度和合外力（还有质量）是同属一个物体的
（4）独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果
活动与探究
探究活动的主题:牛顿其次定律发觉的过程.
探究过程：
步 骤
同学活动
老师指导
目的
1
到图书馆、上网查阅有关牛顿发觉牛顿其次定律的书籍
介绍相关书籍
1.让同学更多地了解物理规律的来之不易
2.培育同学的思考力气
2
依据查阅的资料，确定文章主题和内容
解答同学提出的具体问题
3
相互沟通活动的感受
对优秀文章进行点评