牛顿第二定律高中物理教案

从容说课

　　经过上一节课的实验探究，学生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.这节通过对牛顿第二定律的学习，使学生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，使学生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积极性.在教学中应注重引导学生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第二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单的题目，逐渐熟悉这一类问题的处理方法.

三维目标

知识与技能

　　1.掌握牛顿第二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.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.

过程与方法

　　1.通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气.

　　2.培养学生的概括能力和分析推理能力.

情感态度与价值观

　　1.渗透物理学研究方法的教育.

　　2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.

　　3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣.

教学重点

　　牛顿第二定律的特点.

教学难点

　　1.牛顿第二定律的理解.

　　2.理解k=1时，F=ma.

教具准备

　　多媒体课件

课时安排

　　1课时

教学过程

　　［新课导入］

　　师：利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一次体会成功的喜悦，迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去.

　　学生观看，讨论上节课的实验过程和实验结果.

　　师：通过上一节课的实验，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、牛顿第二定律

　　师：通过上一节课的实验，我们再一次证明了：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 kgm/s2

　　可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F=ma

　　这就是牛顿第二定律的数学表达式.

　　师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，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第二定律表达出来呢？

　　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一致，我们说牛顿第二定律具有同向性.

　　【讨论与交流】

　　（多媒体演示课件）一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方向向右、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后的运动情况如何？

　　学生进行分组讨论

　　师：请同学们踊跃回答这个问题.

　　生：根据牛顿第二定律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.因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力.

　　师：那么在这种情况下的加速度又是多少呢？

　　生：仍然是零，因为重力和支持力的合力为零，牛顿第二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：非常好.以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理.

　　【课堂训练】

　　讨论a和F合的关系，并判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.力随着时间改变，加速度也随着时间改变

　　D.力停止作用，加速度也随即消失

　　答案：ABCD

　　教师点评：牛顿第二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向来决定的.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、同时消失.这就是牛顿第二定律的瞬时性.

　　师：根据牛顿第二定律，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？这和牛顿第二定律是不是矛盾？

　　生：不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力.