【2020秋备课】高中物理教案新人教版必修1-4.3-牛顿第二定律.docx

4.3 牛顿其次定律
教材分析
教科书将牛顿其次定律的探究试验和公式表达分成了两节内容，目的在于加强试验探究和突出牛顿其次定律在力学的重要地位。牛顿其次定律的首要价值是确立了力与运动之间的直接关系，即因果关系。本节内容是在上节试验的基础上，通过分析说明，提出了牛顿其次定律的具体内容表述，得到了牛顿其次定律的数学表达式。教科书突出了牛顿的单位1牛顿的物理意义，并在最终通过两个例题介绍牛顿其次定律应用的基本思路。它们也是学习理解牛顿其次定律的基本组成部分。
一、 教学目标
（一）学问与技能
１．理解牛顿其次定律一般表达的含义
２．知道物体运动的加速度方向与合外力方向全都
３．会用牛顿其次定律解决一些与生产和生活相关的实际问题。
４．会用牛顿其次定律和运动学公式解决简洁的动力学问题
（二）过程与方法
１. 把握课程题解决的思维程序步骤 →发觉问题→形成→建立→检验→评价进展
２.培育同学的制造性思维过程以及的观看、分析和概括力气；
（三）情感、态度与价值观
１.使同学形成情愿与他人合作学习的意识。有将自己的见解与他人沟通的愿望。
２.培育同学的制造态度、实事求是的科学态度以及勇于修正错误的健康心理、具有团队精神
二、 教学重点 难点
重点：牛顿其次定律的应用
难点：牛顿运动定律的意义
三、 学情分析
同学已初步把握物体的运动规律，初步了解物体间的相互作用，知道了力、加速度、质量的关系。同学潜在的疑问：力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系？说明：同学的这个疑问是打破旧的学问体系的必定要求，同时是构建新的学问体系的重要前提。
四、 教学方法
老师启发、引导，同学争辩、沟通。
五、 课前预备
1．同学的学习预备：预习学案，预习课本，找出力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系？
2．老师的教学预备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延长拓展学案。3．教学环境的设计和布置。
六、 课时支配：1课时
七、 教学过程
（一）预习检查、总结怀疑
检查落实了同学的预习状况并了解了同学的怀疑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、呈现目标
师：通过上节课的学习，我们知道
（1）当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受力成正比。用数学式子表示就是：a∝F
（2）当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成反比。用数学式子表示就是：a∝1/m
多媒体呈现学习目标，强调重难点。
（三）合作探究、精讲点拨
自主探究
师：通过大量的试验和观看到的事实，牛顿总结出一般性的规律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿其次定律。
下面请大家自主阅读课本74页的内容，并回答下列问题：
1.牛顿其次定律的内容是怎样表述的？
2.它的比例式如何表示？
3.式中各物理量的单位是什么，其中力的单位“牛顿”是怎样定义的？
4.当物体受到几个力的作用时，式中的F指什么？此时比例式如何表示？
老师归纳总结：
1.内容：物体的加速度跟 作用力 成正比，跟 质量 成反比，加速度的方向跟 作用力 方向相同。
2.比例式： a∝ F/m 或者 F∝ma ，也可以写成等式： F=kma 。
3.力的单位：式中k是比例系数，它的选取与公式中物理量单位的选取有关。当时还没有力的单位，为了使用便利，k取1时，能使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力定义为“1个单位的力”，为纪念牛顿，把该单位称为“牛顿”，用符号N表示，即1N=1kg·m/s2。此时，牛顿其次定律的数学表达式为：F= ma 。
4. 当物体受到几个力的作用时，式中的F指物体所受的合力。表达式：F合= ma
随堂训练：
关于a和F合的关系，以下说法正确的是： （ A D）
A.物体所受合外力越大，加速度就越大 B.一旦物体受到合外力的作用，物体就具有了加速度和速度
C.合力消逝，物体还将连续加速一段 D.物体的加速度方向确定与所受合力方向相同
理解要点：
（1）因果关系：有合力就有加速度，即力是产生加速度的缘由。
（2）瞬时性：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，同时产生、同时变化、同时消逝。
（3）矢量性：F=ma是一个矢量式，加速度a与合外力F都是矢量，物体加速度的方向总与合外力的方向相同。
师：从牛顿其次定律的数学表达式F合= ma来看，F合是力学物理量，a是运动学物理量，所以我们说牛顿其次定律是联系力和运动的桥梁。那么，牛顿其次定律的应用分为两种：（1）由运动求力；（2）由力求运动。下面我们来具体的学习一下，请看例题。
【例一】 一辆质量为1000kg的小汽车以72km/s的速度行驶，关闭发动机，经过20s匀减速停下来，则需要的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？（假定行驶过程中汽车受到的阻力不变）
解析：以运动方向为x轴正方向，建立如图坐标系
（1）汽车减速时的状况，设阻力大小为f
力：F合 =－f
桥梁：F合=ma

f = ma1 = 1000N

运动：a 1= (v2-v1)/t
即：阻力的大小为1000N，方向与运动方向相反。

（2）汽车重新起步加速时的状况
F合 = F－f = 1000N
由牛顿其次运动定律，得
a2 = F合/m=1m/s2
即：加速度的大小为1m/s2 ，
方向与运动方向相同。

归纳解题步骤：
（1）)确定争辩对象，分析争辩对象的受力状况，画出受力图。
（2）建立直角坐标系，求出合力。
留意：正方向的选取和用国际单位制统一单位
（3）依据牛顿其次定律和运动学规律列方程并求解。
Fy
F
FN

y
【例二】 质量为2kg的物体放在水平地面上，与水平地面的动摩擦因数为0.2，现对物体作用一向右与水平方向成37°，大小为10N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度?

解析：以运动方向为x轴正方向，建立如图坐标系
把力F分别沿x轴和y轴方向进行分解，它们的分力为：
Fx=Fcos37°=8N Fy=Fsin37°=6N
x方向：F合=Fx－f=Fx－μFN
y方向：Fy＋FN－G=0 则：F合=5.2N
由牛顿其次定律F合=ma，得：
a= F合/m=2.6m/s2
即：加速度的大小为2.6m/s2，方向与F方向相同。

（四）反思总结，当堂检测
这节课我们学习了： 内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比。
加速度的方向跟作用力方向相同。
牛顿运动定律 数学表达式：F合= ma
意义：（1）因果关系（2）瞬时性（3）矢量性
应用：（1）已知运动求力（2）已知力求运动
老师组织同学反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导同学构建学问网络并对所学内容进行简洁的反馈订正。
（五）发导学案、布置预习
布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。
八、 板书设计
1.内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比。
加速度的方向跟作用力方向相同。
2.牛顿运动定律
数学表达式：F合= ma
意义：（1）因果关系（2）瞬时性（3）矢量性
应用：（1）已知运动求力（2）已知力求运动
3.利用牛顿定律解题步骤：
（1）确定争辩对象，分析争辩对象的受力状况，画出受力图。
（2）建立直角坐标系，求出合力。（留意：正方向的选取和用国际单位制统一单位）
（3）依据牛顿其次定律和运动学规律列方程并求解。
九、 教学反思
本课的设计接受了课前下发预习学案，同学预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及同学学习过程中易忘、易混点等，最终进行当堂检测，课后进行延长拓展，以达到提高课堂效率的目的。
本节课的力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系及对牛顿其次定律的理解是课本上重要内容。
在后面的教学过程中会连续争辩本节课，争取设计的更科学，更有利于同学的学习，也期望大家提出贵重意见，共同完善，共同进步!

课前预习学案
一、预习目标
理解牛顿其次定律一般表达的含义 ,知道物体运动的加速度方向与合外力方向全都
二、预习内容
试验：探究加速度与力、质量的关系
（1）当保持物体质量不变时， 。用数学式子表示就是： a F。
（2）当保持物体受力不变时， 。用数学式子表示就是：a 1/m。
三、提出怀疑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些怀疑，请把它填在下面的表格中
怀疑点
怀疑内容

课内探究学案
一、 学习目标
1.把握牛顿其次定律的内容和公式，理解公式中各物理量的意义及相互关系。
2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。
3.能初步应用牛顿其次定律解决一些简洁问题。
学习重难点：把握牛顿其次定律的内容和公式，理解公式中各物理量的意义及相互关系。能初步应用牛顿其次定律解决一些简洁问题。
二、 学习过程
自主探究：
同学自主阅读课本74页的内容，并回答下列问题：
1. 牛顿其次定律的内容是怎样表述的？
2. 它的比例式如何表示？
3. 式中各物理量的单位是什么，其中力的单位“牛顿”是怎样定义的？
4. 当物体受到几个力的作用时，式中的F指什么？此时比例式如何表示？
同学归纳总结：
1.内容：物体的加速度跟 成正比，跟 成反比，加速度的方向跟 方向相同。
2.比例式： 或者 ，也可以写成等式： 。
3.力的单位：式中k是比例系数，取k=1，当物体的质量是m=1kg ,在某力的作用下它获得的加速度是a=1m/s2时，F=ma=1kg×1m/s2=1 kg·m/s2，后人为了纪念 ,把kg·m/s2称为“牛顿”，用符号“N”表示，即1N=1 kg·m/s2。
注：当式中各物理量都用国际单位制中的单位时,那么就有：F= 。
4. 当物体受到几个力的作用时，式中的F指 。表达式：F合=
随堂训练：
关于a和F合的关系，以下说法正确的是： （ ）
A.物体所受合外力越大，加速度就越大 B.一旦物体受到合外力的作用，物体就具有了加速度和速度
C.合力消逝，物体还将连续加速一段 D.物体的加速度方向确定与所受合力方向相同
理解要点：
（1）因果关系：有合力就有加速度，即力是产生加速度的缘由。
（2）瞬时性：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，同时产生、同时变化、同时消逝。
（3）矢量性：F=ma是一个矢量式，物体加速度的方向总与合外力的方向相同。
【典型例题】
【例一】一辆质量为1000kg的小汽车以72km/s的速度行驶，关闭发动机，经过20s匀减速停下来，则需要的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？（假定行驶过程中汽车受到的阻力不变）
解析：以运动方向为x轴正方向，建立如图坐标系
（1）汽车减速时的状况，设阻力大小为f
力：F合 =－f
桥梁：F合=ma

f = ma1 = 1000N

运动：a 1= (v2-v1)/t
即：阻力的大小为1000N，方向与运动方向相反。
（2）汽车重新起步加速时的状况
F合 = F－f = 1000N
由牛顿其次运动定律，得
a2 = F合/m=1m/s2
即：加速度的大小为1m/s2 ，
方向与运动方向相同。
归纳解题步骤：
（1）)确定争辩对象，分析争辩对象的受力状况，画出受力图。
（2）建立直角坐标系，求出合力。
留意：正方向的选取和用国际单位制统一单位
（3）依据牛顿其次定律和运动学规律列方程并求解。
【例二】质量为2kg的物体放在水平地面上，与水平地面的动摩擦因数为0.2，现对物体作用一向右与水平方向成37°，大小为10N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度?
解析：以运动方向为x轴正方向，建立如图坐标系
把力F分别沿x轴和y轴方向进行分解，它们的分力为：
Fx=Fcos37°=8N Fy=Fsin37°=6N
x方向：F合=Fx－f=Fx－μFN
370
x
y方向：Fy＋FN－G=0 则：F合=5.2N
Fx
f
由牛顿其次定律F合=ma，得：
a= F合/m=2.6m/s2
G
即：加速度的大小为2.6m/s2，方向与F方向相同。
F

37°

三、反思总结
这节课我们学习了： 内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比。
加速度的方向跟作用力方向相同。
牛顿运动定律 数学表达式：F合= ma
意义：（1）因果关系（2）瞬时性（3）矢量性
应用：（1）已知运动求力（2）已知力求运动
四、当堂检测
1.关于a和F合的关系，以下说法正确的是： （ ）
A．只有物体受到力的作用，物体才具有加速度 B．物体所受力越大，加速度越大，速度也越大
C．力随时间转变，加速度也随时间转变 D．力和运动方向相反，物体确定做减速运动
E．当合外力渐渐减小时，物体的速度渐渐减小
2.一辆质量为1000kg的小汽车以10m/s的速度行驶，刹车滑行10m后停下来，则需要的阻力是多大？

3.一物体从空中静止下落，在5s内下落75m，m=1kg，则：
（1）物体的加速度是多少？（2）所受阻力是多大？

课后练习与提高
1.A、B、C三球大小相同，A为实心木球，B为实心铁球，C是质量与A一样的空心铁球，三球同时从同一高度由静止落下，若受到的阻力相同，则（　　　）
A．B球下落的加速度最大 B．C球下落的加速度最大
C．A球下落的加速度最大 D．B球落地时间最短，A、C球同落地
2.如图所示，两个质量相同的物体1和2，紧靠在一起放在光滑的水平面上，假如它们分别受到水平推力F1和F2的作用，而且F1＞F2，则1施于2的作用力的大小为（　　　）
1
2
F1
F2
A．F1 B．F2
C．（F1+F2）/2 D．（F1-F2）/2
B
F
O
a
A
3.如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA、mB的物体得出的两个加速度a与力F的
关系图线，由图线分析可知（　　　）
A．两地的重力加速度gA＞gB
B．mA＜mB
C．两地的重力加速度gA＜gB
D．mA＞mB
4.如图所示，质量为60kg的运动员的两脚各用750N的水平力蹬着两竖直墙壁匀速下滑，若他从离地12m高处无初速匀加速下滑2s可落地，则此过程中他的两脚蹬墙的水平力均应等于（g=10m/s2）
A．150N B．300N
C．450N D．600N

5.如图所示，一倾角为θ的斜面上放着一小车，小车上吊着小球m，小车在斜面上下滑时，小球与车相对静止共同运动，当悬线处于下列状态时，分别求出小车下滑的加速度及悬线的拉力。
、、、（1）悬线沿竖直方向。
、、、θ
（2）悬线与斜面方向垂直。
（3）悬线沿水平方向。

参考答案
当堂检测答案：1. ACD
2. f
v
FN
G
解析：以运动方向为x轴正方向，画出受力分析图，求合力
F合 = f
已知：m=1000kg，v0=10m/s，v=0，x=10m
a=(v2－v02)/2x=－5 m/s2
由牛顿其次定律F合=ma，得：
f = ma = 1000×（－5）N=－5000N
即：阻力的大小为5000N，“－”表示方向与运动方向相反
3. 解析：以运动方向为x轴正方向，画出受力分析图，求合力
v
f
G
（1）已知： t=5s，v0=0，x=75m
由x= v0t＋at2/2，得
a=6 m/s2
（2） F合 = mg－f
由牛顿其次定律F合=ma，得：
mg＋f = ma
f = ma－mg=－4N
即：阻力的大小为4N，方向与运动方向相反

课后练习与提高 （参考答案）
1.AD 2. C　3.B 4. B
5. 【解析】作出小球受力图如图（a）所示为绳子拉力F1与重力mg，不行能有沿斜面方向的合力，因此，小球与小车相对静止沿斜面做匀速运动，其加速度a1=0,绳子的拉力
F1＝mg.
（2）作出小球受力图如图（b）所示，绳子的拉力F2与重力mg的合力沿斜面对下，小球的加速度a2=,绳子拉力F2＝mgcosθ
（3）作出受力图如图（c）所示，小球的加速度,
绳子拉力　F3＝mgcotθ
［答案］（1）0，g （2）gsinθ，mgcosθ　　　（3）g/sinθ　　mgcotθ
F1
mg
θ
F2
F合
mg
F2
F合
mg
θ
(a)
(b)
(c)