43牛顿第二定律 (2)课件.ppt

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1、 由前面的知识我们知道，在一由前面的知识我们知道，在一条直线上运动的物体，其运动状态条直线上运动的物体，其运动状态的改变是指哪一物理量的改变？的改变是指哪一物理量的改变？速度的改变，速度的改变，即产生了加速即产生了加速度度导导 入入 新新 课课 物体运动状态的改变物体运动状态的改变(即速度改变即速度改变)的原因的原因是什么呢？是什么呢？物体运动状态的改变实际上是物体运动状态的改变实际上是物体速度发物体速度发生了改变生了改变，改变的原因是，改变的原因是受到了外力的作用受到了外力的作用。知识回顾知识回顾:想一想想一想 那么物体运动状态的改变还那么物体运动状态的改变还与哪些因素有关呢与哪些因素有关呢

2、？（1 1）知识与技能）知识与技能掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。学会用控制变量法探究。学会用控制变量法探究。会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算。教教 学学 目目 标标（2 2）过程与方法）过程与方法归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系的关系,进而总结出牛顿第二定律。进而总结出牛顿第二定律。培养学生的概括能力和分析推理能力。培养学生的概括能力和分析推理能力。渗透物理学研究方法的教育。渗透物理学研究方法的教育。（3 3）情感态度与价值观）情感态度与价值观 通过学生

3、之间的讨论、交流与协作探究，培养通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养 团队合作精神。团队合作精神。渗透物理学研究方法的教育。渗透物理学研究方法的教育。认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法让学生在探究过程中体验解决问题的重要方法让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。的成功喜悦，增进学习物理的情感。教学重、难点教学重、难点教学重点教学重点熟练且准确的操作实验。熟练且准确的操作实验。牛顿第二定律的特点。牛顿第二定律的特点。教学难点教学难点牛顿第二定律的理解。牛顿第二定律的理解。物理学研究方法。物理学研究方法。控制变量法

4、的掌握。控制变量法的掌握。1.牛顿第二定律牛顿第二定律2.力的单位力的单位3.牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质 本本 节节 导导 航航1.1.牛顿第二定律牛顿第二定律实验一：实验一：材料：材料：物体物体A A和和B B，两平滑的相同木板，若干钩码。，两平滑的相同木板，若干钩码。已知：已知：A A和和B B是相同的小物块，且是相同的小物块，且，实验效果：实验效果：A A运动状态改变慢，运动状态改变慢，B B运动状态改变快。运动状态改变快。实验分析：实验分析：对于对于A A，对于对于B B，（f f为为物体与木板之间的摩擦力）为为物体与木板之间的摩擦力）实验结论：实验结论：在物体质量在物体质量

5、m m一定的情况下，一定的情况下，越大，越大，物体的运动状态越易改变。物体的运动状态越易改变。=实验二：实验二：材料：材料：物体物体A A和和B B，两相同木板，若干钩码。，两相同木板，若干钩码。已知：已知：已知已知A A和和B B是材料相同的物体，且是材料相同的物体，且实验要求：实验要求：使使A A和和B B在相同拉力作用下在木板上运在相同拉力作用下在木板上运 动，观察现象。动，观察现象。计算出两物体受到的摩擦力，从而把计算出两物体受到的摩擦力，从而把 物体受到的摩擦力抵消掉。物体受到的摩擦力抵消掉。2 2实验效果：实验效果：A A运动状态改变快，运动状态改变快，B B运动状态改变慢。运动状

6、态改变慢。实验分析：实验分析：对于对于A A，对于对于B B，实验结论：实验结论：在在 一定的情况下，越小，物体一定的情况下，越小，物体的运动状态越易改变。的运动状态越易改变。=加速度与合外力和物体的质量之间加速度与合外力和物体的质量之间究竟有什么关系呢究竟有什么关系呢？（1）控制变量法：）控制变量法：研究多个物理量之间的关系时，先控制一研究多个物理量之间的关系时，先控制一 些物理量不变，依次研究某一个因素的影响。些物理量不变，依次研究某一个因素的影响。保持物体质量一定，研究加速度和合外力保持物体质量一定，研究加速度和合外力 的关系。的关系。保持物体所受的合外力一定，研究加速度保持物体所受的合

7、外力一定，研究加速度 和物体质量的关系和物体质量的关系.教学方法教学方法 下面也可通过下面也可通过控制变量法控制变量法来研究来研究F F、m m、a a三者三者之间的关系之间的关系 （1 1）先保持）先保持m m一定一定,研究研究F F和和a a的关系。的关系。由实验一得物体的加速度随着合外力的增大而增大由实验一得物体的加速度随着合外力的增大而增大 在物体的质量保持在物体的质量保持不变的情况下，物体的不变的情况下，物体的加速度与合外力成正比加速度与合外力成正比质量不变，加速度与外力的关系实验演示质量不变，加速度与外力的关系实验演示插入动画插入动画（2 2）再保持）再保持F F一定一定,研究研究

8、a a和和m m的关系。的关系。由前面的实验二得物体的加速度随着质量的由前面的实验二得物体的加速度随着质量的 增大而减小增大而减小 在物体所受的合外在物体所受的合外力不变的情况下，物体力不变的情况下，物体的加速度与质量成反比的加速度与质量成反比外力不变，加速度与质量的关系实验演示外力不变，加速度与质量的关系实验演示插入动画插入动画 （2）定量探究加速度与合外力、质量）定量探究加速度与合外力、质量的关系：的关系：（气垫导轨实验）（气垫导轨实验）器材介绍：器材介绍：1.1.气垫导轨（替换长木板，减小摩擦）气垫导轨（替换长木板，减小摩擦）2.2.标尺（测长度）标尺（测长度）3.3.滑块（替换小车）滑

9、块（替换小车）4.4.挡板挡板5.5.光电门光电门6.6.数字计时器（精确测量时间间隔）数字计时器（精确测量时间间隔）7.7.小桶、砝码、细绳、定滑轮（替换下滑力）小桶、砝码、细绳、定滑轮（替换下滑力）气垫导航实验气垫导航实验实验图实验图 实验原理：实验原理：首先将两个光电门相距一定首先将两个光电门相距一定距离固定在轨道上距离固定在轨道上,即控制位移相等。然后固即控制位移相等。然后固定一个滑块的起始位置定一个滑块的起始位置,使滑块上的挡光片在使滑块上的挡光片在第一个光电门的出光孔的附近第一个光电门的出光孔的附近,保证物体一开保证物体一开始运动就开始计时。由于滑块下面是空气始运动就开始计时。由于

10、滑块下面是空气,因因此它受到的摩擦力很小此它受到的摩擦力很小,保证滑块受到的拉力保证滑块受到的拉力就是合外力。由公式就是合外力。由公式 得：在得：在 的情况下的情况下,如果位移如果位移 不变不变,则加速度则加速度 与时与时间间 的平方成反比的平方成反比,即即 那么我们那么我们需要知道物体经过位移需要知道物体经过位移 所需要的时间所需要的时间 实验实验注意点：注意点：（1）滑）滑块块初速度初速度（2）导轨导轨水平水平=0（1 1）滑块质量）滑块质量 不变，如果不变，如果 与与 成正比，成正比，则则 。由公式。由公式 得，得，所以我们可以得到：所以我们可以得到：=实验步骤实验步骤 使滑块在质量使滑

11、块在质量m=0.165 Kgm=0.165 Kg不变，所受拉力不变，所受拉力F F不同的情况下，作几次匀加速运动，记录下不同的情况下，作几次匀加速运动，记录下每种情况的拉力每种情况的拉力F F和时间和时间t t值。值。此演示实验误差较小，重复做其数据基本此演示实验误差较小，重复做其数据基本不变。测量数据记录如下：（不变。测量数据记录如下：（g=9.8N/Kg g=9.8N/Kg）第一次第一次测测量量第二次第二次测测量量第三次第三次测测量量合外力合外力 时时 间间 实验结论实验结论：存在一定的微小误差，但可以近似认为存在一定的微小误差，但可以近似认为相等，即相等，即 =所以当滑块质量不变的情所以

12、当滑块质量不变的情况下，滑块的加速度与滑块所受的合外力成正比，即况下，滑块的加速度与滑块所受的合外力成正比，即，（2 2）拉力）拉力F F不变，如果不变，如果a a与与m m成反比，则成反比，则 由公式由公式 得得 所以我们可以得到：所以我们可以得到：=使滑块所受拉力不变使滑块所受拉力不变(F(F合合=0.020g =0.020g g=9.8N/Kg)g=9.8N/Kg)，质量，质量m m不同的情况下，作几次匀不同的情况下，作几次匀加速运动记录下每种情况的质量加速运动记录下每种情况的质量m m和时间和时间t t值。值。此演示实验误差较小，重复做其数据基本此演示实验误差较小，重复做其数据基本不变

13、。测量数据记录如下：不变。测量数据记录如下：第一次第一次测测量量第二次第二次测测量量第三次第三次测测量量物体质量物体质量 时时 间间 =结论结论：存在一定的微小误差，但可以近似认存在一定的微小误差，但可以近似认为相等，即为相等，即 所以当滑块所受拉力不变的情况下，滑块的加速所以当滑块所受拉力不变的情况下，滑块的加速度与滑块的质量成反比，即度与滑块的质量成反比，即=223tm综上所述，综上所述，得到得到牛顿第二定律：牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质质量成反量成反比。用数学公式表示：比。用数学公式表示：，或，或 。也可。也可以写成以写成 ，为

14、为合外力，合外力，为为物体的物体的质质量，量，为为物体的加速度，物体的加速度，为为比例常数。比例常数。2.2.力力 的的 单单 位位1 1牛牛=1=1千克千克 米米/秒秒2 2 由前面已知牛顿第二定律的公式由前面已知牛顿第二定律的公式F F=kmakma。式式子的子的k k是比例常数。如果公式中的物理量选择合是比例常数。如果公式中的物理量选择合适的单位，可以使适的单位，可以使k=1k=1，从而使公式简化从而使公式简化。我们知道，在国际单位制中，力的单位是我们知道，在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这牛顿。牛顿这个单位是根据牛顿第二定律来这样定义的：使质量是样定义的

15、：使质量是1 1千克的物体产生千克的物体产生1 1米米/秒秒2 2加速度的力，叫做加速度的力，叫做1 1牛顿。即：牛顿。即：可见，如果都用国际单位制的单位，在上可见，如果都用国际单位制的单位，在上式中就可以使式中就可以使k=1k=1，上式简化成：上式简化成：F=ma 这就是牛顿这就是牛顿 第二定律的数学第二定律的数学 公式。公式。3.3.牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质 瞬时性瞬时性:加速度和力的关系是瞬时对应，加速度和力的关系是瞬时对应，a a与与F F同时产生同时产生,同时变化同时变化,同时消失。同时消失。矢量性矢量性:加速度的方向总与合外力方向相同。加速度的方向总与合外力方向相同。独

16、立性独立性:当物体受到几个力的作用时当物体受到几个力的作用时,可把物可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分加速度的合成。加速度的合成。适应范围适应范围:是对宏观是对宏观,低速物体而言。低速物体而言。牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质:1.1.这节课以实验为依据，采用控制变量法这节课以实验为依据，采用控制变量法的方法进行研究。的方法进行研究。2.2.定义力的单位定义力的单位“牛顿牛顿”使得使得k=1k=1，得到，得到牛顿第二定律的简单形式牛顿第二定律的简单形式F=maF=ma。3.3.物体所受合外力恒定物体所受合外力恒定,其加速度恒定其加速度

17、恒定;合合外力为零外力为零,加速度为零。加速度为零。4.4.合外力决定了加速度合外力决定了加速度,而加速度影响着而加速度影响着物体的运动情况。物体的运动情况。课课 堂堂 小小 结结 1.当作用在物体上的合外力不等于零的情当作用在物体上的合外力不等于零的情况下况下,以下说法正确的是（以下说法正确的是（）A 物体的速度一定越来越大物体的速度一定越来越大 B 物体的速度可能越来越小物体的速度可能越来越小 C 物体的速度可能不变物体的速度可能不变 D 物体的速度一定改变物体的速度一定改变 课课 堂堂 练练 习习 2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A 物体在恒力作用下物体在恒力作用下,速度变化率

18、均匀增大速度变化率均匀增大 B 物体在恒力作用下物体在恒力作用下,速度变化率不变速度变化率不变 C 物体在恒力作用下物体在恒力作用下,速度变化率大小与恒力速度变化率大小与恒力 的大小成正比的大小成正比 D 物体在恒力作用下速度逐渐增大物体在恒力作用下速度逐渐增大 3.物体放在光滑的水平面上物体放在光滑的水平面上,在水平力作用在水平力作用下从静止开始作直线运动下从静止开始作直线运动,当水平拉力逐渐减小时当水平拉力逐渐减小时,它的加速度它的加速度,它运动的速度将它运动的速度将,当该当该力减为零后力减为零后,物体将物体将。匀速运动匀速运动 减小减小增大增大 4.一个物体从静止运动一个物体从静止运动,

19、5s内的位移为内的位移为75m,物物体受到摩擦力为体受到摩擦力为4N,物体质量为物体质量为2kg,则物体所受拉则物体所受拉力力F=。16N 1.解答：没有矛盾解答：没有矛盾 公式公式F=ma中的中的F指的是物体所受的合力。指的是物体所受的合力。我们用力提放在地面上的很重的物体时，这时我们用力提放在地面上的很重的物体时，这时物体受三个力：受对物体向上的作用力物体受三个力：受对物体向上的作用力F1,重重力力G，以及向上的支持力，以及向上的支持力F2。由于。由于F1G（箱（箱子很重），使得物体所受的合力为零，故物体子很重），使得物体所受的合力为零，故物体的加速度为零，从而物体保持不动。的加速度为零，从而物体保持不动。问题与练习问题与练习2.解答：解答：F2=12N 3.解答：解答：3倍关系倍关系4.解答：解答：9.9 m/s*s5.解答：解答：-0.5m/s*s 方向相反方向相反