3.牛顿第二定律 课程标准 素养目标 1.理解牛顿第二定律。 2.能用牛顿第二定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。 1.在国际单位制中力的单位“牛顿”的定义。牛顿第二定律的文字表述和数学公式。 (物理观念) 2.公式中各物理量的意义及相互关系。 (科学思维) 3.深入研究牛顿第二定律中力与加速度的关系。 (科学探究) 高端教学引领 【教学建议】 1.牛顿第二定律内含和外延: 任务 建议 牛顿第二定律的推导 在上节实验的基础上,通过分析,得到物体的加速度a与物体所受的合外力F、物体的质量m的关系,总结数学表述和文字表述,得出牛顿第二定律的内容 牛顿第二定律的内容 分析牛顿第二定律的内容:加速度的大小由两个因素决定;方向由一个因素决定 牛顿第二定律的理解 引导学生理解牛顿第二定律的矢量性、因果性、瞬时性、同体性等特点 2.牛顿第二定律的应用: 任务 建议 牛顿第二定律的应用 (1)通过习题回顾求合力的两种常用方法:合成法和正交分解法 (2)通过习题掌握整体法和隔离法在牛顿第二定律中的使用 (3)引导学生总结应用牛顿第二定律的一般步骤 【情境导引】 汽车启动时,要用较大的牵引力,这时加速度很大,但速度并不大,而启动之后,机器就会换挡,牵引力减小,这时加速度减小,而速度很大。加速度的大小取决于合力,而速度的大小除了取决于加速度还取决于加速时间。 问题导引: (1)生活中我们的直觉认为作用力大,速度一定大,作用力小,速度一定小;作用力如果减小,物体的速度一定也在减小。实际上是这样的吗 (2)力、加速度、速度和速度的变化量之间有怎样的关系 课前自主学习 一、牛顿第二定律 任务驱动:物体所受的合力为零时,运动物体的加速度一定为零吗 提示:由牛顿第二定律可知,合外力为零,加速度一定为零。 1.文字表述:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。 2.公式:F=ma,其中F为物体所受的合力。 二、力的单位 1.公式F=ma成立的条件:单位必须统一为国际单位制中相应的单位。 2.力的国际单位:国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是N。 【易错辨析】 (1)由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比。 ( ) (2)公式F=ma中,各物理量的单位可以任意选取。 ( ) (3)公式F=ma中,a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和。 ( ) (4)物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致。 ( ) 提示:(1)×。F=ma是定义式而非决定式。 (2)×。基本单位和导出单位的选取须一致。 (3)√ (4)×。物体的运动方向与它的受力方向不一定一致,例如匀减速直线运动。 课堂合作探究 主题一 牛顿第二定律 任务1 牛顿第二定律的表达式 【生活情境】 飞机、人进行百米比赛,飞机用时长。 【问题探究】 (1)飞机、人的百米比赛中,飞机的动力大,但并不是加速度最大的,这是为什么 提示:飞机的质量很大,说明加速度的大小与物体所受合外力、物体的质量都有关。 (2)通过上一节的实验,我们知道物体的加速度与物体所受的合力成正比,与物体的质量成反比,那么,我们如何用数学式子把这个结论表示出来 提示:由结论可知 a∝,引入比例系数k并变形,可以得到公式F=kma。 (3)如何令比例系数k=1 提示:F=kma中质量和加速度的单位分别用kg和m/s2,如果规定力的单位为kg·m/s2,即可得k=1,所以1 N的含义为:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度,所施加的力即为1 N。 任务2 牛顿第二定律的物理意义 实验情境 在光滑水平面上,用不同的外力F拉物体 外力F拉物体 【问题探究】 (1)物体加速度的方向与合外力的方向有怎样的关系 当外力的方向改变时,加速度的方向与外力的方向有怎样的关系 提示:物体加速度的方向与合外力的方向相同,当外力方向改变时,加速度方向随之改变,并一直保持与 ... ...
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