高中物理牛顿第二定律教案

高中物理牛顿第二定律教案

　　作为一位优秀的人民教师，通常需要用到教案来辅助教学，借助教案可以让教学工作更科学化。来参考自己需要的教案吧！下面是小编整理的高中物理牛顿第二定律教案，仅供参考，希望能够帮助到大家。

高中物理牛顿第二定律教案1

　　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、

　　师：如果物体受几个力共同作用，应该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、

　　多媒体展示例题

　　【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的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值（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：物体向东的力逐渐减小，由于原来合力为零，当向东的力逐渐减小时，合力应该向西逐渐增大，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、所以加速度的变化情况应该先增大后减小、

　　生2：物体的加速度先增大后减小，所以速度也应该先增大后减小、

　　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一致，所以速度应该一直增大，直到加速度为零为止、

　　师：对、一定要注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一致，速度就一直增大、

　　多媒体展示例题

　　【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）

　　学生讨论解答

　　生：物体在减速过程的初速度为72 km/h=20 m/s，末速度为零，根据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：根据以上的学习，同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤、

　　生：1、确定研究对象、

　　2、分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的`受力分析图、

　　3、求出合力、注意用国际单位制统一各个物理量的单位、

　　4、根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解、

　　师：牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题、

　　【课堂训练】

　　如图4－3－1所示，一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动，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情况、

　　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向下，所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的，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向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑时小，所以物体将平行斜面向下做加速运动，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决定的，而物体的运动速度不仅与受到的外力有关，而且还与物体开始运动时所处的状态有关、

　　［小结］

　　这节课我们学习了

　　1、牛顿第二定律：F=ma、

　　2、牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性、

　　3、牛顿第二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、则雨滴的运动情况是

　　A、先加速后减速，最后静止 B、先加速后匀速

　　C、先加速后减速直至匀速 D、加速度逐渐减小到零

　　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、物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致

　　D、物体的加速度方向一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，从某一时刻开始受到一个方向向西、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：分析雨滴的受力情况，发现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= 应该逐渐变小最终为零，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、

　　由牛顿第二定律可知：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，其形变量减少，则弹簧秤乙的形变量一定增大，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、

　　根据牛顿第二定律，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情况的假设加以验证、

　　板书设计

　　3 牛顿第二定律

　　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一致

　　（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、同时消失

　　（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:牛顿第二定律发现的过程、

　　探究过程：

　　步 骤 学生活动 教师指导 目的

　　1、 到图书馆、上网查阅有关牛顿发现牛顿第二定律的书籍 介绍相关书籍

　　2、培养学生的思考能力，根据查阅的资料，确定文章主题和内容 解答学生提出的具体问题

　　3、相互交流活动的感受 对优秀文章进行点评

高中物理牛顿第二定律教案2

　　教学目标

　　知识目标

　　（1）通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系；

　　（2）会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式；

　　（3）通过加速度与质量和和合外力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律；

　　（4）认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系，认识加速度与和外力间的瞬时对应关系；

　　（5）能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题．

　　能力目标

　　通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力；通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力．

　　情感目标

　　培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯．

　　教材分析

　　1、通过演示实验，利用控制变量的方法研究力、质量和加速度三者间的关系：在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系；在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系．

　　2、利用实验结论总结出牛顿第二定律：规定了合适的力的单位后，牛顿第二定律的表达式从比例式变为等式．

　　3、进一步讨论牛顿第二定律的确切含义：公式中的表示的是物体所受的合外力，而不是其中某一个或某几个力；公式中的和均为矢量，且二者方向始终相同，所以牛顿第二定律具有矢量性；物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化，这就是牛顿第二定律的瞬时性．

　　教法建议

　　1、要确保做好演示实验，在实验中要注意交代清楚两件事：只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力（根据学生的实际情况决定是否证明）；实验中使用了替代法，即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小．

　　2、通过典型例题让学生理解牛顿第二定律的确切含义．

　　3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿第二定律，让学生重新认识出中所给公式．

　　教学设计示例

　　教学重点：牛顿第二定律

　　教学难点：对牛顿第二定律的理解

　　示例：

　　一、加速度、力和质量的关系

　　介绍研究方法（控制变量法）：先研究在质量不变的'前题下，讨论力和加速度的关系；再研究在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系．介绍实验装置及实验条件的保证：在砝码质量远远小于小车质量的条件下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力．介绍数据处理方法（替代法）：根据公式可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比．

　　以上内容可根据学生情况，让学生充分参与讨论．本节书涉及到的演示实验也可利用气垫导轨和计算机，变为定量实验．

　　1、加速度和力的关系

　　做演示实验并得出结论：小车质量相同时，小车产生的加速度与作用在小车上的力成正比，即，且方向与方向相同．

　　2、加速度和质量的关系

　　做演示实验并得出结论：在相同的力F的作用下，小车产生的加速度与小车的质量成正比，即．

　　二、牛顿第二运动定律（加速度定律）

　　1、实验结论：物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比．加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同．即，或．

　　2、力的单位的规定：若规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N．则公式中的＝1．（这一点学生不易理解）

　　3、牛顿第二定律：

　　物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比．加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同．

　　数学表达式为：．或

　　4、对牛顿第二定律的理解：

　　（1）公式中的是指物体所受的合外力．

　　举例：物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动，使物体产生加速度的合外力是物体

　　所受4个力的合力，即拉力和摩擦力的合力．（在桌面上推粉笔盒）

　　（2）矢量性：公式中的和均为矢量，且二者方向始终相同．由此在处理问题时，由合外力的方向可以确定加速度方向；反之，由加速度方向可以找到合外力的方向．

　　（3）瞬时性：物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化．

　　举例：静止物体启动时，速度为零，但合外力不为零，所以物体具有加速度．

　　汽车在平直马路上行驶，其加速度由牵引力和摩擦力的合力提供；当刹车时，牵引力突然消失，则汽车此时的加速度仅由摩擦力提供．可以看出前后两种情况合外力方向相反，对应车的加速度方向也相反．

　　（4）力和运动关系小结：

　　物体所受的合外力决定物体产生的加速度：

　　当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动

　　当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动

　　以上小结教师要带着学生进行，同时可以让学生考虑是否还有其它情况，应满足什么条件．

　　探究活动

　　题目：验证牛顿第二定律

　　组织：2－3人小组

　　方式：开放实验室，学生实验．

　　评价：锻炼学生的实验设计和操作能力．