牛顿第二定律
教学目标
知识目标
(1)通过演示实验了解加速度、质量及合成外力之间的定量关系;
(2)能用准确的语言描述牛顿第二定律公式,掌握其数学表达式;
(3)通过加速度、质量及合成外力之间的定量关系,深刻理解力是加速度产生原因的规律;
(4)理解加速度方向与合外力方向的矢量关系,加速度与外力瞬时的对应关系;
(5)能初步应用运动学、动力学知识解决动力学相关问题。
能力目标
通过演示实验、数据处理,培养学生观察、分析、总结和概括的能力;通过实际问题的处理,培养良好的书面表达能力。
情感目标
培养严肃的科学态度和严谨有序的思维习惯。
教学建议
教科书分析
1、通过演示实验,用控制变量的方法研究力、质量与加速度之间的关系:在质量不变的前提下,讨论力与加速度之间的关系;在力不变的前提下网校头条,讨论质量与加速度之间的关系。
2.利用实验结论,我们得出当指定适当的力的单位后,的表达式由比例表达式变为等式表达式。
3、进一步讨论确切含义:公式中表示的是物体所受外力的总和,而不是其中某一个或几个;公式中的和都是矢量,两者的方向始终相同,因此具有矢量性质;物体在某一时刻的加速度是由外力总和决定的,加速度会随着外力总和的变化而变化,这就是瞬时性。
教导
1、为保证演示实验做好,实验中应说明两点:只有当重物远小于小车重量时,小车所受的拉力才近似等于重物的重力(根据学生实际情况确定是否证明);实验中采用代换法,即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小。
2.让学生通过典型事例理解确切含义。
3.让学生利用所学的重力加速度和重新理解所给出的公式。
教学设计示例
教学重点:
教学难点:理解
例子:
1. 加速度、力和质量的关系
介绍研究方法(控制变量法):先研究质量不变的前提下,力与加速度的关系;再研究力不变的前提下,质量与加速度的关系。介绍实验装置及实验条件的保证:在重物质量远小于小车质量的条件下,小车受到的拉力近似等于重物的重力。介绍数据处理方法(代换法):根据公式,在相同时间内牛顿第二定律公式,物体受到的加速度的比值等于位移的比值。
以上内容可根据学生情况进行讨论,让学生充分参与讨论。本部分涉及的演示实验也可利用气垫导轨和计算机转化为定量实验。
1.加速度与力的关系
做演示实验,得出结论:当汽车质量相同时,汽车的加速度和作用在汽车上的力成正比,即方向与方向相同。
2.加速度与质量的关系
做演示实验,得出结论:在同样的力F作用下,汽车的加速度和汽车的质量成正比,即。
2.牛顿第二运动定律(加速度定律)
1、实验结论:物体的加速度与所受力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与引起加速度的力的方向相同。即 或 。
2、力的单位:如果规定使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫1N。那么公式中力的单位就是=1。(这个不太容易让学生理解)
3.
物体的加速度与作用于它的力成正比,与物体的质量成反比。加速度的方向与引起加速度的力的方向相同。
数学表达式为:。或
4. 理解
(1) 式中的 表示作用于物体的净外力。
例如:物体在水平拉力作用下在水平面上加速时,引起物体加速的净外力为
四个力的合力,即拉力和摩擦力的合力。(将粉笔盒推到桌子上)
(2)矢量性:式中的和为矢量,两者方向始终相同。因此,处理问题时,可由合外力的方向确定加速度的方向;反之,可由加速度的方向找出合外力的方向。
(3)瞬时性:物体在某一时刻的加速度由其合外力决定,加速度会随着合外力的变化而变化。
例如:一静止物体启动时,其速度为零,但所受净外力不为零,故该物体有加速度。
汽车在直路上行驶时,其加速度是由牵引力和摩擦力的合力提供的;而刹车时,牵引力突然消失,汽车的加速度只由摩擦力提供。可以看出,两种情况下的合力方向相反,对应的汽车加速度方向也相反。
(4)力与运动关系总结:
作用于物体的净外力决定了物体的加速度:
当物体所受的合外力的大小、方向不变,且合外力的方向与初速度方向在同一直线上同向时——→物体做匀速直线运动
当物体所受的合外力的大小和方向不变,且合外力的方向与初速度方向在同一直线上,方向相反时,物体做匀速减速度直线运动。
教师应引导学生进行上述概括,并让学生思考是否还有其他的情况,以及要满足什么条件。
勘探活动
标题:验证
组织:2-3人团队
方法:开放实验室,学生实验。
评价:锻炼学生实验设计和操作能力。