牛 頓 第 二 定 律2

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1、牛頓第二定律一、教學(xué)目標(biāo)1.在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出牛頓第二定律,并使學(xué)生對牛頓第二定律有初步的理解;2.掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式;3.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系;二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1.本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容是做好演示實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生觀察并讀取數(shù)據(jù),從而有說服力地歸納出a與F和m的關(guān)系,即可順理成章地得出牛頓第二定律的基本關(guān)系式。2.全面、深入理解該定律中各物理量的意義和相互關(guān)聯(lián);牢固掌握定律的物理意義和廣泛的應(yīng)用前景。三、教具小車、滑輪、光滑板、鉤碼、電腦、投影儀四、主要教學(xué)過程(一)引入新課伽利略的發(fā)現(xiàn)以及牛頓第一定律已經(jīng)告訴我們,物體如果沒有受到外力作

2、用,它將保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),必須要有力的作用。而物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化,即加速度不為零。加速度與力有關(guān),因而力又是產(chǎn)生加速度的原因。(用大小不同的力,去推動(dòng)一輛停著的車,哪一種情況速度增加得比較快一些?)大力的情況,得F↑a↑由牛頓第一定律還可知:一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這種性質(zhì)叫慣性。而質(zhì)量是物體慣性大小的量度,因而加速度跟質(zhì)量有關(guān)。(用大小相同的力,分別推一個(gè)乒乓球和一個(gè)鉛球,哪個(gè)球的速度增加得比較快?)乒乓球得m↑a↓那么物體運(yùn)動(dòng)的加速度跟物體質(zhì)量及受力三者之間具體的關(guān)系是怎么樣的?我們通過實(shí)驗(yàn)來定量

3、地研究。(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)研究方法:控制變量法。(使其中一個(gè)量不變,改變另外一個(gè)量,觀察第三個(gè)量的變化)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:S=1/2at2可以得到相同時(shí)間內(nèi),位移與加速度成正比:S∝a,所以我們的實(shí)驗(yàn)就是由兩個(gè)小車在相同時(shí)間內(nèi)的位移來反映加速度大小跟力和質(zhì)量的關(guān)系介紹儀器實(shí)驗(yàn)基本過程(1)加速度跟力的關(guān)系使用兩個(gè)相同的小車,滿足m1=m2;在連小車前的繩端分別掛一個(gè)鉤碼和兩個(gè)鉤碼,使F1=F2。將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處,記下位置。放手后經(jīng)一段時(shí)間使二小車同時(shí)停止,滿足時(shí)間t相同。讀出二小車的位移填入表(先做演示實(shí)驗(yàn),再用FLASH課件觀察)砝碼m鉤碼F位移位移比例改變m

4、,重復(fù)三次(1個(gè),2個(gè),3個(gè)),填表m不變,由表得F1/F2=a1/a2即a∝F(2)加速度跟質(zhì)量的關(guān)系將小車1上加砝碼,使m1=nm2;二小車前面繩端都掛一個(gè)鉤碼,使F1=F2。將二小車?yán)镣黄瘘c(diǎn)處放開經(jīng)一段時(shí)間使其同時(shí)停止,讀出各小車位移記入表(先做演示實(shí)驗(yàn),再用FLASH課件觀察)砝碼m鉤碼F位移位移比例F不變,由表得m2/m1=a1/a2即a∝1/m定律的導(dǎo)出成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,即牛頓第二定律的基本關(guān)系。寫成數(shù)學(xué)(2)上式可寫為等式F=kma,式中k為比例常數(shù)。如果公式中的物理量選擇合適的單位,就可以使k=1,則公式更為簡單。在國際單位制中,力的

5、單位是牛頓。牛頓這個(gè)單位就是根據(jù)牛頓第二定律來定義的:使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力為1N,即1N=1kg·m/s2??梢?,如果都用國際單位制中的單位,就可以使k=1,那么公式則簡化為F=ma,這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)公式。(3)我們一直討論的是物體受到一個(gè)力作用時(shí),產(chǎn)生加速度的情況。事實(shí)證明,當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí),牛頓第二定律也是正確的,不過這時(shí)F代表的是物體所受外力的合力。牛頓第二定律更一般的表述是:物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。數(shù)學(xué)公式是:F合=ma。定律中各物理量的意義及關(guān)系:

6、F合是物體(研究對象)所受的合外力,m是研究對象的質(zhì)量,如果研究對象是幾個(gè)物體,則m為幾個(gè)物體的質(zhì)量和。a為研究對象在合力F合作用下產(chǎn)生的加速度;力與加速度都是矢量,而加速度又是由力來決定的,所以a與F合的方向一致。定律的物理意義:從定律可看到:一物體所受合外力恒定時(shí),加速度也恒定不變,物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng);合外力隨時(shí)間改變時(shí),加速度也隨時(shí)間改變;合外力為零時(shí),加速度也為零,物體就處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓第二定律以簡單的數(shù)學(xué)形式表明了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。鞏固練習(xí)(1)從牛頓第二定律知道,無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度??墒俏覀冇昧μ嵋粋€(gè)很重的物體時(shí)卻提不

7、動(dòng)它,這跟牛頓第二定律有無矛盾?為什么?答:沒有矛盾,由公式F=ma看,F(xiàn)合為合外力,無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,這個(gè)力應(yīng)是合外力?,F(xiàn)用力提一很重的物體時(shí),物體仍靜止,說明合外力為零。由受力分析可知F+N-mg=0。(2)對一個(gè)靜止的物體施加一個(gè)力,物體一定做加速運(yùn)動(dòng),對嗎?答:略。理由同上。(3)下面哪些說法不對?為什么?A.物體所受合外力越大,加速度越大。B.物體所受合外力越大,速度越大。C.物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)合外力逐漸減小時(shí),物體的速度逐漸減小。D.物體的加速度大小不變一定受恒力作用。答;B、C、D說法不對。根據(jù)牛頓第二定律,物體

8、受的合外力

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