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牛頓第二定律

    06-21 12:33:58    瀏覽次數: 136次    欄目:高二物理教案

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教學目標
知識目標
   (1)通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關系;
 。2)會用準確的文字敘述牛頓第二定律并掌握其數學表達式;
 。3)通過加速度與質量和和合外力的定量關系,深刻理解力是產生加速度的原因這一規律;
 。4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關系,認識加速度與和外力間的瞬時對應關系;
 。5) 能初步運用運動學和牛頓第二定律的知識解決有關動力學問題.

能力目標
  通過演示實驗及數據處理,培養學生觀察、分析、歸納總結的能力;通過實際問題的處理,培養良好的書面表達能力.

情感目標
  培養認真的科學態度,嚴謹、有序的思維習慣.


教學建議

教材分析

  1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關系:在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.
  2、利用實驗結論總結出牛頓第二定律:規定了合適的力的單位后,牛頓第二定律的表達式從比例式變為等式.
  3、進一步討論牛頓第二定律的確切含義:公式中的 表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的 均為矢量,且二者方向始終相同,所以牛頓第二定律具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是牛頓第二定律的瞬時性.

教法建議

  1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質量遠遠小于小車質量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大。
  2、通過典型例題讓學生理解牛頓第二定律的確切含義.
  3、讓學生利用學過的重力加速度和牛頓第二定律,讓學生重新認識出中所給公式

教學設計示例

教學重點:牛頓第二定律

教學難點:對牛頓第二定律的理解

示例:

一、加速度、力和質量的關系

  介紹研究方法(控制變量法):先研究在質量不變的前題下,討論力和加速度的關系;再研究在力不變的前題下,討論質量和加速度的關系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質量遠遠小于小車質量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數據處理方法(替代法):根據公式 可知,在相同時間內,物體產生加速度之比等于位移之比.

  以上內容可根據學生情況,讓學生充分參與討論.本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變為定量實驗.

  1、加速度和力的關系

  做演示實驗并得出結論:小車質量 相同時,小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比,即 ,且 方向與 方向相同.

  2、加速度和質量的關系

  做演示實驗并得出結論:在相同的力F的作用下,小車產生的加速度 與小車的質量 成正比,即

二、牛頓第二運動定律(加速度定律)

  1、實驗結論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即 ,或

  2、力的單位的規定:若規定:使質量為1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 =1.(這一點學生不易理解)

  3、牛頓第二定律:

  物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.

數學表達式為: .或

  4、對牛頓第二定律的理解:

 。1)公式中的 是指物體所受的合外力.

  舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產生加速度的合外力是物體

所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)

 。2)矢量性:公式中的 均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.

(3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.

  舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.

  汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應車的加速度方向也相反.

 。4)力和運動關系小結:

  物體所受的合外力決定物體產生的加速度:

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

  當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

  以上小結教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應滿足什么條件.

探究活動

題目:驗證牛頓第二定律
組織:2-3人小組
方式:開放實驗室,學生實驗.
評價:鍛煉學生的實驗設計和操作能力.




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