《1.5 牛顿第二定律》教学设计

　　【教学内容】

　　第一单元第5节第2课时：“牛顿第二定律”。

　　【教学目标】

　　1.掌握牛顿第二定律，理解国际单位制中力学的基本量和基本单位，能用牛顿第二定律的公式进行简单的计算；了解牛顿第二定律的瞬时性、因果性、矢量性等。

　　2.通过牛顿第二定律及其数学表达式的探究过程，体会控制变量法及数学方法在物理研究中的作用。

　　3.通过推理过程培养学生实事求是，严谨细致的科学态度，培养学生的探究意识及合作意识。

　　【教学重点】

　　牛顿第二定律的公式。

　　【教学难点】

　　牛顿第二定律的理解及运用。

　　【教具准备】

　　PPT课件等。

　　【教学过程】

　　◆创设情景──引入课题

　　1．回顾牛顿第一定律的内容，讨论问题：怎样让物体产生加速度？加速度的大小与方向与哪些因素有关系？

　　2．交流评价，得出结论：

　　加速度的大小与力的大小、物体质量大小有关系；加速度的方向与力的方向有关系。

　　◆合作探究──新课学习

　　一、加速度与力的关系

　　1．联系“力是产生加速度的原因”及生产生活实例猜测加速度与力的关系：在物体质量一定时，作用在物体上的力越大，产生的加速度越大。

　　2．科学家的实验研究得出的结论：

　　在质量相同的情况下，物体运动的加速度，与作用在物体上的力成正比。这一结论可用数学公式表示为

　　公式的意思是：保持质量不变时，加速度是力的正比例函数。

　　3．案例研究

　　例1 质量为2kg的物体，从0时刻到10s末，受到100N的力，10s末到20s末力的大小变成了150N，则物体9s末的加速度大小与15s末的加速度大小之比为多少？

　　解析：由题意可知，运动中物体质量不变，9s末、15s末所受的力大小分别为100N和150N，则两时刻加速度的大小之比为：。

　　二、加速度和质量的关系

　　1．联系惯性的概念及生产生活实例猜测加速度与力的关系：

　　一定大小的力作用在质量不同的物体上，产生不同大小的加速度，物体质量越大，产生的加速度越小；物体质量越小产生的加速度越大。

　　2．科学家的实验探究结论：

　　在作用力相同时，物体的加速度与它的质量成反比。这一结论可用公式表示为：

　　在力保持不变的情况下，物体的加速度是质量的反比例函数。

　　3．案例研究

　　例2 用同样大小的力先后作用在质量分别为4kg的物体A和质量为8kg的物体B上，则两物体运动的加速度的大小之比是多少？

　　解析：由于两物体所受力的大小相同，由公式。

　　三、牛顿第二定律

　　1．研究加速度的方向与力的方向的关系：以匀加速、匀减速直线运动为例进行讨论，得出结论：

　　加速度的方向与引起加速度的力的方向相同。也就是说，加速度的方向是由力的方向决定的。

　　2．综合研究加速度大小与力的大小、物体质量的关系：

　　物体的加速度与力的大小成正比，与它的质量成反比。这一结论可用公式表示为：

　　或者，也可写成等式：

　　3．对公式的讨论：

　　（1）公式中k的取值：

　　与力、加速度、质量的单位有关。若力的单位取N、加速度单位取m/s2，质量的单位取kg，k的取值为1，此时公式为：

　　（2）力的单位牛顿（N）的意义：

　　使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度，所需的力就是1N。

　　（2）物体在几个共点力共同作用下的加速度：

　　若物体同时受到几个共点力的作用，公式中的F应是几个力的合力。

　　4．牛顿第二定律：

　　（1）内容：物体的加速度，与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。用公式表示就是：。

　　（2）讨论：合力的大小与物体的质量共同决定加速度的大小，合力的方向决定加速度的方向，牛顿第二定律反映的是加速度与力的因果关系、矢量关系。

　　公式中的合力与加速度对应同一时刻，牛顿第二定律反映的是加速度与力的瞬时关系，某时刻合力变化加速度随之变化，物体受力的同时产生加速度，合力消失加速度同时消失。

　　（3）牛顿第二定律建立的历史意义：

　　彻底解决了力与运动的关系，是经典物理学力学的核心规律，以此为支柱建立起了经典力学体系。

　　（4）运用牛顿第二定律求解问题：

　　主要有两类问题，一是已知受力情况：先求出物体所受外力的合力，再运用牛顿第二定律求出加速度，最后再运用运动学公式求出描述运动的物理量；二是根据物体运动中运动量的变化，运用运动学公式求出物体的加速度，再运用牛顿第二定律求出合力，最后根据物体的受力情况运用力的合成与分解的方法求出物体所受外力中的未知力。

　　5．案例研究

　　例3 教材第36页：“例题1”。

　　四、力学单位制

　　1．学生阅读教材“力学单位制”部分，思考讨论问题：

　　（1）物理量的单位是怎样得来的？

　　人为规定、运用物理公式计算导出。

　　（2）什么是基本单位？什么是导出单位？

　　人为规定的单位（只有几个）。运用物理公式计算推导出的单位。

　　（3）单位制是怎样组成的？

　　由基本单位和导出单位组成。

　　（4）在力学单位制中，人为规定了单位的几个物理量（基本量）是哪些？规定的单位（基本单位）分别是什么？

　　2．交流评价：

　　在力学单位制中，选定长度、时间、质量为基本量，规定他们的单位分别为（米）m、（千克）kg、（秒）s，组成了力学单位制的国际单位制。

　　3．国际单位制（SI）的意义：

　　国际通用，有助于国际科技交流。

　【布置作业】

　　1．复习所学内容并完成教材第40页“思考与练习”2、3。

　　2．预习“牛顿第三定律”

　　【板书设计】