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牛顿第二定律

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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.


教学建议

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

www.jiaoxue51.com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.


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