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授课类型 牛顿第二定律
1、知道得到牛顿第二定律的实验过程
2、理解加速度与力和质量间的关系
教学目的 3、理解牛顿第二定律的内容;知道定律的确切含义
4、能运用牛顿第二定律解答有关问题
5、使学生知道物理学中研究问题时常用的一种方法——控制变量法
教学内容
. 课堂导入
神舟六号飞船返回舱返回时为何要打开降落伞?
赛车在开出起跑线的瞬间发生了怎样的变化?
思考: 赛车比起一般的家用汽车质量上有什么不一样 ?这一设计是为什么?
提出问题:完成牛顿第二定律探究任务引入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?
Ⅱ . 同步讲解
一、要点提纲:
加速度与力、质量的关系
实验方法:控制变量法。
控制(物体质量
or
力)这一变量保持恒定,只研究另一变量
(力
or
物体质量) 与加速
度的关系。
加速度与力的关系
实验基本思路: 保持物体质量不变,测量物体在不同的力的作用下的加速度,分析加速度与力的关系。
实验数据分析: 测量多组实验,得到多组力与加速度,以 a 为纵坐标、 F 为横坐标建立坐标系,由图像得到
F 关系。
a 与
a ∝ F
加速度与质量的关系
实验基本思路: 保持物体所受的力不变,测量不同质量的物体在这个力的作用下的加速度,分析加速度与物体质量的关系。
实验数据分析: 测量多组实验, 得到多组力与加速度, 会发现质量 m越大,加速度 a 越小,根据经验, 可能是 a 与
m成反比,也可能是 a 与 m2
成反比,甚至是更复杂的关系。我们从最简单的入手,检验
a 与 m是否成反比, a 与 m成反
比即 a 与 1/m 成正比,以 a 为纵坐标、 1/m 为横坐标建立坐标系,由图像得到
a 与 1/m 关系。
∝( 1/m)
牛顿第二定律
内容
物体的加速度与所受 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,这就是牛顿第二定律。
比例式
牛顿第二定律可以用比例式表示。由上述实验可知 a∝( F/m),则 F∝ ma,这个比例式也可以写成 F=kma,其中
是比例系数。
k 取值: 17 世纪,人类已经有了一些基本物理量的计量标准,但是还没有规定多大的力作为力的单位,因此,在
F=kma这个关系式中,比例系数 k 的选取就有了一定的任意性,因此不妨选取 k=1。
牛二的数学表达式
由上述可知, k=1,则有:
F = ma
这就是我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式。
当 m=1kg,在某力的作用下获得的加速度是
1 m / s2 时, F=1 kg m / s2 ,我们就把这个力叫做“一个单位的力”,
力的单位就是 kg m / s2 ,读作“千克米每二次方秒”,也可以称作“牛顿”,记作“
N”。
意义
牛顿第二定律的表达式 F=ma,公式左边是物体受到的合外力, 右边反映了质量为 m的物体在此合外力的作用下的
效果是产生加速度 a,它突出了力是物体运动状态改变的原因,是物体产生加速度的原因 .
对牛顿第二定律的理解要点
①同体性: 牛顿第二定律的公式中 F、m、 a 三个量必须对应同一个物体或同一个系统 .
②矢量性: 牛顿第二定律公式是矢量式,公式 F 合 =ma不仅表示加速度与合外力的大小关系,还表示加速度与合
外力的方向始终一致 .
③瞬时性: 牛顿第二定律反映了加速度与合外力的瞬时对应关系:
合外力为零时加速度为零; 合外力恒定时加速度保持不变; 合外力变化时加速度随之变化 . 同时注意它们虽有因果关系,
但无先后之分,它们同时产生,同时消失,同时变化 .
④独立性: 作用在物体上的每一个力都能独立的使物体产生加速度;合外力产生物体的合加速度, x 方向的合外
力产生 x 方向的加速度, y 方向的合外力产生 y 方向的加速度 .
牛顿第二定律的分量式为∑ Fx=max;∑ Fy=may
⑤相对性: 公式 F=ma中的加速度 a 是相对地球静止或匀速直线运动的惯性系而言的 .
⑥局限性 : 牛顿第二定律只适用于惯性系中的低速(远小于光速)运动的宏观物体,而不适用于微观、高速运动的粒子 .
⑦统一性: 牛顿第二定律定义了力的基本单位:牛顿( N),因此应用牛顿第二定律求解时要用统一的单位制即
国际单位制 .
[试一试 ]
1、下列对牛顿第二定律的表达式 F= ma 及其变形公式的理解,正确的是:
A 、由 F= ma 可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比;
B 、由 m=F/ a 可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比;
C.由 a= F/m 可知,物体的加速度与其所受的某个力成正比,与其质量成反比;
D 、由 m= F/ a 可知,物体的质量可以通过测量它的
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