高中物理 第四章 牛顿运动定律 4_3 牛顿第二定律教案1 新人教版必修11

从不放松对“三个代表”等党和国家政治方针的学习，每天收看听闻，关心国家大事，积极参加党组织的各种活动，在工作一年后，荣誉地为由一名中国共产党预备党员成为正式党员，实现了我多年的愿望3.牛顿第二定律【摘要】物体的加速度和力成正比，和物体的质量成反比，加速度的方向和力的方向是相同的。【关键词】牛顿第二定律 对牛顿第二定律瞬时性的理解 解决简单问题【教学目标】1.知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。2.理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义。3.能初步应用牛顿第二定律解决一些简单问题。【知识对比】知识点初中高中牛顿第二定律未涉及牛顿第二定律的由来、含义和简单应用【课时安排】1课时【教学过程】一、牛顿第二定律【问题引入】在上一节实验的基础上，你能得出加速度与物体所受到的合外力、质量的定量关系吗？【情景引入】通过上节实验我们得到下表中的内容m一定时，a与F成正比F 一定时，a与1/m成正比aFa1/m上面两式整理得F=kma1.牛顿第二定律（1）内容：物体的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。 k是比例系数（2）表达式： F指物体所受的合力 m指的是物体的质量在这个表达式中，比例系数k的选取是任意的，如果选取k=1，那么牛顿第二定律得表达式（3）力的单位当质量为m=1kg的物体，在某力的作用下它获得的加速度a=1m/s2时, ，我就把这个力叫一个单位的力。即：质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1牛顿。（4）比例系数k的含义由可知，因此k在树枝上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小。K由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位k值不同，在国际单位制中，k=1. 利用计算时，各量必须用国际单位制中的单位。2.力与运动的关系力是改变物体运动状态的原因，物体所受合外力 物体加速度 单位时间内速度的变化量，加速度与速度无必然联系。 定义式：，给出了测量物体加速度的方法，是比值定义的物理量。3. 决定式：，揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。二、牛顿第二定律得四性【问题引入】怎样利用牛顿运动定律处理瞬时性变化问题？【情景引入】一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度。小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化图象如图3-1所示，图中Oa段和cd段为直线。根据此图象可知小孩的运动过程。从图3-1中可看出，蹦床对小孩的作用力在不断变化，根据牛顿第二定律可知小孩的加速度也随之变化，这种现象体现了牛顿第二定律的瞬时性。根据F=ma知，加速度与物体受到的合力成正比，方向永远相同。瞬时性：a与F是瞬时对应关系，即同事产生、同时变化、同时消失，保持一一对应关系。矢量性：是一个矢量式。力和加速度是矢量，物体的加速度的方向由物体所受合外力的方向决定。产生的是物体的和加速度，x方向的合力产生x方向的加速度，y方向的合力产生y方向的加速度。矢量式具有分量式：，同一性：，各量属于同一物体的，即研究对象的同一性；相对性：公式中的 是相对地面的（或惯性系的）而不是相对运动状态发生变化的参考系的（或非惯性系的）。三、应用牛顿第二定律解决简单问题【问题引入】怎样利用牛顿第二定律解决简单问题？【情景引入】如图3-2所示，为中国航母舰载机起飞的截图，大家能从牛顿第二定律角度分析舰栽机在航母上起飞滑行时的加速度和牵引力之间的关系吗？根据牛顿第二定律可以找出它们的关系，此类现象在生活中极为常见，如汽车启动、刹车问题等都涉及牛顿第二定律的应用。Eg1.课本P75某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达到126km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。【分析】（1）关闭发动机后，汽车在阻力作用下做匀减速运动，根据牛顿第二定律及运动学基本公式即可求解阻力；（2）重新起步时根据牛顿第二定律求解加速度【思路点拨】Eg2.P76光滑水平桌面上有一个物体,质量是2kg,受到互成120o角的两个水平方向的力F1和F2的作用，两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是多大?【分析】根据平行四边形定则求出合力的大小，结合牛顿第二定律求出物体的加速度【思路点拨】运用牛顿第二定律，并结合力的正交分解法解题正交分解法是把个矢量分解在两个互相垂的坐标轴上的方法，其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算。表示方法:Fx=Fx1 +Fx2 +Fx3+=max Fy =Fy1 +Fy2+Fy3+=may（2）为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定工轴正方向有两种方法：分解力而不分解加速度。通常以加速度a的方向为x轴正方向，把力分解到坐标轴上，分别求合力:Fx=ma,Fy=0.分解加速度而不分解力。若力太多，比较烦琐，可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a,得ax和ay,根据牛顿第二定律得方程组Fx=max, Fy=may.【科学漫步】利用动力学的方法测质量【例题3】在水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，与地面间的动摩擦因数均为，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图所示，求两物体间的相互作用力为多大？若将F作用于B物体，则A、B间的相互作用力又为多大？【分析】由于两物体是相互接触的，在水平推力F的作用下做加速度相同的匀加速直线运动，如果把两个物体作为一个整体，用牛顿第二定律去求加速度a是很简便的，题目中要求A、B间的相互作用力，因此必须采用隔离法，对A或B进行受力分析，再用牛顿第二定律就可以求出两物体间的作用力。以A、B为研究对象对其受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得：所以再以B为研究对象，其受力如图所示，由牛顿第二定律可得则A、B间相互作用力F1为：。当F作用B时，应用同样的方法可求A、B间相互作用力F2为: 。本题属于连接体问题。此类问题的一般思维方法是：先以整体为研究对象求加速度，然后运用隔离法，选取其中一部分作为研究对象，求相互作用力（内力）。 从上面例题的解答过程还可知道在动力学问题中，如果知道物体的受力情况和加速度，也可以求出物体的质量。也就是说，质量也可以用动力学的方法来测定。下面是用动力学的方法测定质量的一个有趣的题目。【例题4】1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验，如图所示，实验时，用双子星号宇宙飞船m1，去接触正在轨道上运行的火箭组m2，接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速，推进器的平均推力等于895N，推进器开动7s，测出飞船和火箭组的速度改变是0.91m/s，已知双子星号宇宙飞船的质量m1=3400kg，求火箭组的质量m2是多大？【分析】推进器的推力使宇宙飞船和火箭组产生共同加速为：根据牛顿第二定律得实际上，火箭组的质量已经被独立地测出。实验的目的是要发展一种技术，找出测定人造卫星或其他物体的未知质量的方法。先已经测出火箭组的质量为3660kg，因而实验误差在误差允许范围内。【板书设计】1.牛顿第二定律（1）内容：物体的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。 k是比例系数（2）表达式： F指物体所受的合力 m指的是物体的质量在这个表达式中，比例系数k的选取是任意的，如果选取k=1，那么牛顿第二定律得表达式（3）力的单位当质量为m=1kg的物体，在某力的作用下它获得的加速度a=1m/s2时, ，我就把这个力叫一个单位的力。即：质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1牛顿。（4）比例系数k的含义由可知，因此k在树枝上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小。K由F、m、a三者的单位共同决定，三者取不同的单位k值不同，在国际单位制中，k=1. 利用计算时，各量必须用国际单位制中的单位。2.力与运动的关系力是改变物体运动状态的原因，物体所受合外力 物体加速度 单位时间内速度的变化量，加速度与速度无必然联系。 定义式：，给出了测量物体加速度的方法，是比值定义的物理量。3. 决定式：，揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素。二、牛顿第二定律得四性瞬时性：a与F是瞬时对应关系，即同事产生、同时变化、同时消失，保持一一对应关系。矢量性：是一个矢量式。力和加速度是矢量，物体的加速度的方向由物体所受合外力的方向决定。产生的是物体的和加速度，x方向的合力产生x方向的加速度，y方向的合力产生y方向的加速度。矢量式具有分量式：，同一性：，各量属于同一物体的，即研究对象的同一性；相对性：公式中的 是相对地面的（或惯性系的）而不是相对运动状态发生变化的参考系的（或非惯性系的）。三、应用牛顿第二定律解决简单问题Eg1.课本P75【思路点拨】Eg2.P76【思路点拨】运用牛顿第二定律，并结合力的正交分解法解题正交分解法是把个矢量分解在两个互相垂的坐标轴上的方法，其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算。表示方法:Fx=Fx1 +Fx2 +Fx3+=max Fy =Fy1 +Fy2+Fy3+=may（2）为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定工轴正方向有两种方法：分解力而不分解加速度。通常以加速度a的方向为x轴正方向，把力分解到坐标轴上，分别求合力:Fx=ma,Fy=0.分解加速度而不分解力。若力太多，比较烦琐，可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a,得ax和ay,根据牛顿第二定律得方程组Fx=max, Fy=may.【科学漫步】利用动力学的方法测质量【作业布置】P78.问题与练习2.3.4.5正式加入党组织后，又被多次任命为班级的党指导员，带领学生参加党课教训，自己也从中受益非浅，更加认识到了党员的先进性。做好本职工作，对一名党员来说是最基本的也是最重要的。