2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動定律 三、牛頓第二定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊.doc

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2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動定律 三、牛頓第二定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊 從容說課 本節(jié)介紹動力學(xué)的核心內(nèi)容：牛頓第二定律．它闡明了力在改變物體運(yùn)動狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的加速度大小和物體質(zhì)量間的關(guān)系，從而把物體的受力和物體的運(yùn)動緊密聯(lián)系起來． 本節(jié)主要通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)學(xué)推演的方法，得出牛頓第二定律，詳細(xì)闡述該定律的確切含義．在運(yùn)用牛頓第二定律解決實(shí)際問題時(shí)。準(zhǔn)確地對物體受力分析和運(yùn)動情況分析是關(guān)鍵.同時(shí)，靈活運(yùn)用牛頓第二定律，根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)去分析判斷物體的受力情況又是十分重要的方法．在教學(xué)中要通過具體題目分析總結(jié)． 本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1．理解加速度與力的關(guān)系，知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)過程． 2．理解加速度與質(zhì)量的關(guān)系，知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)過程． 3．知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的． 4．理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達(dá)式的確切含義． 5．會用牛頓第二定律的公式進(jìn)行計(jì)算． 牛頓第二定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)和核心，所以牛頓第二定律既是本節(jié)的重點(diǎn)，也是本章的重點(diǎn). 本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)是牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過程、推導(dǎo)及意義． 本節(jié)利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法得出力和加速度之間的關(guān)系，所以在教學(xué)中，首先要讓學(xué)生了解本節(jié)要研究的問題(a跟F、m之間的定量關(guān)系)和方法(控制變量法)．由于這是學(xué)生在高中階段第一次遇到用實(shí)驗(yàn)研究一個(gè)物理量同時(shí)跟另外兩個(gè)物理量有關(guān)的多元問題，所以研究方法的介紹應(yīng)從簡單情況人手．例如先保持物體質(zhì)量不變，研究它的加速度跟外力的關(guān)系，再保持外力相同研究它的加速度跟質(zhì)量的關(guān)系，最后用數(shù)學(xué)的方法把實(shí)驗(yàn)得出的a跟F的關(guān)系及跟m的關(guān)系綜合起來，找出a跟F和優(yōu)的關(guān)系． 本節(jié)課的教學(xué)程序安排如下： 復(fù)習(xí)舊知識，導(dǎo)人新課一實(shí)驗(yàn)探究，用控制變量法研究加速度和力的關(guān)系，加速度和質(zhì)量的關(guān)系→總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得到牛頓第二定律，同時(shí)強(qiáng)調(diào)該表達(dá)式的同時(shí)性、同向性、瞬時(shí)性，并且結(jié)合例題和練習(xí)加深學(xué)生的理解→方法滲透：牛頓第二定律的表達(dá)式是從比例式推導(dǎo)出來的，使學(xué)生明確地知道：只有選擇合適的單位，才能使比例系數(shù)k=l→課堂討論拓展學(xué)生對定律的應(yīng)用能力． 教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1.知道得到牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過程. 2.理解加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系. 3.理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道定律的確切含義. 4.能運(yùn)用牛頓第二定律解答有關(guān)問題. 二、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力、解決問題的能力. 三、德育目標(biāo) 使學(xué)生知道物理中研究問題時(shí)常用的一種方法——控制變量法. 教學(xué)重點(diǎn) 1.牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過程. 2.牛頓第二定律. 教學(xué)難點(diǎn) 牛頓第二定律的推導(dǎo)及意義. 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法. 教學(xué)用具 兩輛質(zhì)量相同的小車、一端帶有滑輪的光滑水平板、砝碼一盒、砝碼盤、細(xì)繩、夾子、投影儀、投影片. 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過程 ［投影本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 1.理解加速度和力的關(guān)系. 2.理解加速度和質(zhì)量的關(guān)系. 3.理解牛頓第二定律的內(nèi)容和意義. 4.學(xué)會運(yùn)用牛頓第二定律解決一些簡單的實(shí)際問題. [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程] 一、導(dǎo)入新課 ［教師］什么是物體運(yùn)動狀態(tài)的改變?其原因是什么? ［學(xué)生］物體運(yùn)動狀態(tài)改變的實(shí)質(zhì)是速度發(fā)生變化.其改變的原因是受到了力的作用. ［教師］物體運(yùn)動狀態(tài)改變除了跟力有關(guān)外，還和哪些因素有關(guān)？ ［學(xué)生］還和質(zhì)量有關(guān). ［教師］物體運(yùn)動狀態(tài)的改變實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生了加速度，那么，物體的加速度、力、質(zhì)量之間究竟有什么關(guān)系呢？本節(jié)我們討論這一問題. 二、新課教學(xué) [CAI課件模擬本節(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置] 如圖所示：取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車放到光滑水平面上，小車的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中放有數(shù)目不等的砝碼．使兩小車自靜止開始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動．小車后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時(shí)控制兩小車，使兩車同時(shí)運(yùn)動，同時(shí)靜止． [研究方法介紹] 控制變量法：是研究多個(gè)物理量之間關(guān)系的一種常用方法．即在多因素的實(shí)驗(yàn)中，可先控制一些量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響． 因?yàn)榧铀俣扰c力、質(zhì)量都有關(guān)，所以要弄清它們之間的關(guān)系需采用控制變量法： ①先保持質(zhì)量一定，研究加速度和力的關(guān)系． ②再保持外力一定，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系． 最后歸納總結(jié)加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系． [對實(shí)驗(yàn)裝置的說明] 對每個(gè)實(shí)驗(yàn)，是用比較物體(小車)的位移來比較它們的加速度n的：力和質(zhì)量的大小可以直接測量出來，而加速度大小不能直接測量出來．本節(jié)實(shí)驗(yàn)中沒有用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定小車的加速度，而是讓兩個(gè)小車同時(shí)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，同時(shí)停止運(yùn)動；依公式s=at2，可知：在時(shí)間t相同的情況下，位移s與加速度a的大小成正比．這樣比較小車的位移s1、s2就可比較它們的加速度大小a1和a2，且．這種做法比較容易、可靠，但關(guān)鍵是必須保證小車運(yùn)動的時(shí)間t相同(始、停時(shí)間比較難以控制)． [實(shí)驗(yàn)條件] 小車放在光滑的水平板上，細(xì)繩對小車施力方向水平，定滑輪光滑，砝碼盤的砝碼跟小車相比質(zhì)量較小(不大于1：10)，這時(shí)可認(rèn)為小車所受的合力即細(xì)繩對小車的水平拉力近似等于砝碼盤及盤中的砝碼所受的重力． （一）加速度和力的關(guān)系 ［教師］請同學(xué)們閱讀課文中的實(shí)驗(yàn)部分，同時(shí)注意思考下列問題： 投影片顯示 1.為什么水平板要光滑，并且用小車而不用滑塊？ 2.盤中為什么要放數(shù)目不等的砝碼？ 3.為什么要用夾子夾住拴兩輛小車的兩根細(xì)繩？ 4.為什么要用兩輛質(zhì)量相等的小車？ ［學(xué)生活動］閱讀課文，并討論上述問題. ［教師］把實(shí)驗(yàn)所需儀器準(zhǔn)備好. ［教師］檢查閱讀情況，請學(xué)生回答上述的問題. ［學(xué)生甲］用小車及光滑的水平板，其目的是要減小研究對象——小車在水平方向上所受的摩擦力. ［學(xué)生乙］盤里放數(shù)目不等的砝碼，其目的是保證對兩輛小車施加的水平拉力大小不等.因?yàn)檫@時(shí)小車水平方向所受的拉力大小近似等于砝碼及盤所受的重力大小. ［學(xué)生丙］夾子夾住拴小車的兩根細(xì)繩，其目的是為了便于同時(shí)控制兩輛小車，以保證兩車的運(yùn)動時(shí)間相同. ［學(xué)生丁］使兩輛小車的質(zhì)量相等，其目的是便于討論小車所受拉力與其加速度之間的關(guān)系. ［教師總結(jié)］這種實(shí)驗(yàn)方法是我們物理上在研究多個(gè)物理量間相互關(guān)系時(shí)常用的方法——控制變量法.這樣做可以減小討論的物理量數(shù)目，使所剩物理量間的關(guān)系更加明朗化. ［教師］下面我們一起來完成這一實(shí)驗(yàn)： ［甲組學(xué)生］安裝儀器.把兩光滑長木塊并排放在桌上，調(diào)節(jié)高度使兩板水平.在兩輛小車的前后都系上細(xì)繩，前端繞過定滑輪系住砝碼盤，后端細(xì)繩在小車對齊后用夾子夾住. ［乙組學(xué)生］完成實(shí)驗(yàn)過程.把小車拖至木板末端，待停穩(wěn)后松開夾子，使小車在拉力的作用下做勻變速運(yùn)動.當(dāng)小車將運(yùn)動到木板另一端時(shí)夾住夾子，使小車停止運(yùn)動. ［丙組學(xué)生］在乙組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，注意觀察現(xiàn)象，并把觀察到的現(xiàn)象告訴同學(xué)：其中與放砝碼多的盤相連的小車通過的位移比與放砝碼少的盤相連的小車通過的位移大. ［丁組學(xué)生］測量兩輛小車通過的位移，并把測量結(jié)果與砝碼數(shù)量告訴同學(xué). ［全體學(xué)生］對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理.利用運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)砝碼數(shù)量與小車加速度間的關(guān)系：. ［教師總結(jié)］通過上述實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：對質(zhì)量相同的物體來說，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比，并可表述為： 或者a∝F ［思考練習(xí)］ 1.某物體在t時(shí)間內(nèi)通過距離s，要使其在t時(shí)間內(nèi)通過的距離為2s,可采用的方法是______. 2.某物體在水平拉力F作用下沿光滑水平軌道做勻加速運(yùn)動，t s后速度為v，則2t s后物體的速度為______. [參考答案] 1.運(yùn)動方向上的力變?yōu)樵瓉淼?倍 2. 2v (二）加速度和質(zhì)量的關(guān)系 ［教師］請同學(xué)們閱讀P51實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考慮下列問題. ［投影片顯示］ 1.在研究加速度與質(zhì)量間關(guān)系時(shí)，應(yīng)限制哪一物理量（變量）？如何限制？ 2.如何研究除所限變量外的其他兩變量間的關(guān)系？ 3.在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)上還對哪個(gè)物理量進(jìn)行了限制？ ［學(xué)生活動］閱讀課文并對上述問題進(jìn)行討論. ［教師］檢查閱讀情況. ［學(xué)生A］在研究加速度與質(zhì)量關(guān)系的時(shí)候應(yīng)當(dāng)對小車所受的拉力進(jìn)行限制，使其成為一個(gè)不變的量，進(jìn)而使加速度與質(zhì)量的關(guān)系更加明朗化.限制時(shí)可以通過限制砝碼盤中砝碼的數(shù)量來間接限制小車的受力. ［學(xué)生B］在研究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)因?yàn)橐懻撍鼈兊淖兓P(guān)系，所以可以通過在小車上加砝碼的方法去改變小車的質(zhì)量. ［學(xué)生C］在課本所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，除了對小車的受力進(jìn)行限制外，同時(shí)還限制了兩輛小車的運(yùn)動時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)過程中通過夾子的松開與合住，使兩車的運(yùn)動時(shí)間相同. ［教師總結(jié)］同學(xué)們對本實(shí)驗(yàn)的原理及過程已非常清楚，下面我們共同完成這一段實(shí)驗(yàn). ［A組學(xué)生］對原來的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝：調(diào)整砝碼盒中砝碼的數(shù)量使其相同，同時(shí)在小車上放上數(shù)目不等的砝碼. ［B組學(xué)生］完成實(shí)驗(yàn)過程：把兩輛小車拖至長木板的末端，松開夾子使兩小車同時(shí)開始做勻加速運(yùn)動，運(yùn)動一段時(shí)間后夾住夾子. ［C組學(xué)生］在B組學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并把結(jié)果告訴同學(xué)：小車上放砝碼數(shù)少的小車通過的位移大. ［D組學(xué)生］測量兩小車通過的距離，并測出兩小車及車上砝碼的質(zhì)量，并將測量的結(jié)果告訴同學(xué). ［全體學(xué)生］在前面處理的基礎(chǔ)上，對加速度與質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行處理，得出小車質(zhì)量與所產(chǎn)生加速度的關(guān)系：. ［教師總結(jié)］通過上述實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們已經(jīng)正確得出物體加速度與質(zhì)量間的關(guān)系：在相同力的作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比.可表示為： 或者a∝ ［思考與練習(xí)］ 質(zhì)量為m的物體在力F的作用下產(chǎn)生的加速度為a，那么要使物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則應(yīng)______. [參考答案] 質(zhì)量減半或者F加倍. （三）牛頓第二定律 ［教師］請同學(xué)們總結(jié)一下，我們在上述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中得到了什么結(jié)論？ ［學(xué)生］物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比. ［教師總結(jié)］根據(jù)剛才這位同學(xué)所述，我們可以用數(shù)學(xué)公式把這種關(guān)系表述為： a∝或者F∝ma. 進(jìn)一步將表達(dá)式可改為等式： F=kma. 其中k為比例常數(shù)，當(dāng)所有物理量均取國際單位（即：力的單位取N，質(zhì)量單位取kg，加速度單位取m/s2)時(shí)：k=1,此時(shí)關(guān)系式變?yōu)椋? F=ma 此即為牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式. ［教師］在牛頓第二定律的表達(dá)式中，哪些是矢量，哪些是標(biāo)量呢？ ［學(xué)生］質(zhì)量是標(biāo)量，F(xiàn)、a是矢量. ［教師］這兩個(gè)矢量有何關(guān)系呢？ ［學(xué)生］從第二節(jié)中可知“力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力決定物體的加速度.因?yàn)槎际鞘噶?，所以它們的方向也?yīng)一致. ［教師總結(jié)］我們把牛頓第二定律中力的方向和加速度方向一致的特點(diǎn)叫做牛頓第二定律的矢量性. ［思考與練習(xí)］復(fù)合投影片出示例1，學(xué)生完成后出示例2. 1.一輛小汽車的質(zhì)量m1=8.0102 kg，所載乘客的質(zhì)量是m2=2.0102 kg.用同樣大小的牽引力，如果不載人時(shí)小汽車產(chǎn)生的加速度是a1=1.5 m/s2,載人時(shí)產(chǎn)生的加速度a2是多大？（忽略阻力） 答案與解析：根據(jù)牛頓第二定律，在同樣的外力作用下物體的加速度與它的質(zhì)量成反比. 所以 所以a2= 所以a2= m/s2=1.2 m/s2 ［復(fù)合投影片出示例2］ 2.質(zhì)量為m的物體置于光滑水平面上，同時(shí)受到水平力F的作用，試討論： （1）物體此時(shí)受哪些力的作用？ （2）每一個(gè)力是否都產(chǎn)生加速度？ （3）物體的實(shí)際運(yùn)動情況如何？ （4）物體為什么會呈現(xiàn)這種運(yùn)動狀態(tài)？ ［學(xué)生活動］結(jié)合實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)討論. ［教師］對學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行檢查. ［學(xué)生1］物體此時(shí)受三個(gè)力的作用，分別是重力、支持力、水平力F. ［學(xué)生2］由“力是產(chǎn)生加速度的原因”知，每一個(gè)力都應(yīng)產(chǎn)生加速度. ［學(xué)生3］物體的實(shí)際運(yùn)動是沿力F的方向以a=F/m加速運(yùn)動. ［學(xué)生4］因?yàn)橹亓椭С至κ且粚ζ胶饬?，其作用效果相互抵消，此時(shí)作用于物體的合力相當(dāng)于F. ［教師總結(jié)］從上面討論過程可知，物體只能有一種運(yùn)動狀態(tài)，而決定物體運(yùn)動狀態(tài)的只能是它所受的合力，而不能是其中一個(gè)力或者幾個(gè)力，我們把物體運(yùn)動的加速度和該物體所受合力的這種對應(yīng)關(guān)系叫牛頓第二定律的同一性.為此可把牛頓定律總結(jié)為： 物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合力的方向相同.寫成公式就是： F合=ma ［教師］請同學(xué)們結(jié)合上例再考慮這樣幾個(gè)問題（投影片出示） （1）物體受拉力F前做什么運(yùn)動？ （2）物體受到拉力作用后做什么運(yùn)動？ （3）撤去拉力后物體做什么運(yùn)動？ ［學(xué)生a］物體在受拉力前保持靜止. ［學(xué)生b］當(dāng)物體受到拉力F后，原來的靜止?fàn)顟B(tài)被改變，并以a=F/m加速運(yùn)動. ［學(xué)生c］撤去拉力F后，物體所受合力為零，所以保持它原來（加速結(jié)束時(shí)）的運(yùn)動狀態(tài)，并以此時(shí)速度做勻速直線運(yùn)動. ［教師總結(jié)］從上面分析可知，物體運(yùn)動的加速度隨合力的變化而變化，存在著瞬時(shí)對應(yīng)的關(guān)系.所以我們說，牛頓第二定律具有瞬時(shí)性. ［鞏固練習(xí)］ 1.下列關(guān)于由小車實(shí)驗(yàn)得出牛頓第二定律F=ma的說法中，符合實(shí)際的是( ) A.同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F，得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 B.保持小車質(zhì)量不變，只改變小車所受的拉力，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者之間的關(guān)系 C.保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 D.先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量間的關(guān)系，最后綜合起來得到加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 答案與解析：正確選項(xiàng)是D. 本題著重對物理上常用的實(shí)驗(yàn)法——控制變量法的考查.當(dāng)我們需要確定多個(gè)物理量間關(guān)系的時(shí)候，為了能準(zhǔn)確地利用數(shù)學(xué)知識確定它們，常常要先限制一些變量，使之成為常量，然后討論剩余物理量間關(guān)系，如此把各量間關(guān)系搞清楚后，綜合這些關(guān)系，進(jìn)而得出這些物理量間關(guān)系. 2.豎直向上飛行的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原地，假設(shè)整個(gè)過程中，子彈所受阻力大小與速度的大小成正比，則整個(gè)運(yùn)動過程中，加速度的變化是 A.始終變小 B.始終變大 C.先變小后變大 D.先變大后變小 答案與解析：正確選項(xiàng)是A. 根據(jù)牛頓第二定律的同一性、瞬時(shí)性、矢量性可知，要討論加速度的變化，則必討論運(yùn)動物體（同一性）合力的變化，并且是沿加速度方向上合力的變化（矢量性），而要搞清楚合力變化情況，則必須清楚物體的受力情況.故本題的根本仍在物體的受力分析上.結(jié)合本題可知，子彈在上升過程中受重力和阻力兩個(gè)力的作用，而阻力又是一個(gè)隨速度變化而變化的力，也正是由于它的改變，才導(dǎo)致了加速度的變化（瞬時(shí)性），所以在分析子彈所受合力時(shí)應(yīng)結(jié)合子彈的運(yùn)動情況進(jìn)行分析.而子彈的運(yùn)動可分為上升和下降兩個(gè)階段，故我們分別討論上升階段和下落階段合力的變化.在上升階段，向下的重力大小不變，而向下的阻力隨上升速度的減小而減小，故子彈所受向下的合力在逐漸變??；下落階段，向下的重力大小不變，而向上的阻力隨下降速度的增大而增大，故導(dǎo)致子彈所受向下的合力在逐漸減小.綜合上面的分析知,子彈在整個(gè)運(yùn)動過程中所受的合力始終在減小,故它的加速度也始終在減小. 3.一個(gè)物體質(zhì)量是2 kg,受到互成120角的兩個(gè)力F1和F2的作用,這兩個(gè)力的大小都是10 N,這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大? 解析：本題要求物體的加速度,故我們可以依據(jù)力的獨(dú)立性原理分別求出每個(gè)產(chǎn)生的加速度.然后利用矢量合成求合加速度,也可以用力的等效性先求出合力,而后求合力產(chǎn)生的加速度. 解法1:由力的獨(dú)立性原理知,在力F1、F2的方向上都要產(chǎn)生加速度，故： 由牛頓第二定律：F=ma得： a1=F1/m=10/2=5 m/s2 同理可得； a2=F2/m=10/2=5 m/s2 而物體實(shí)際運(yùn)動的加速度是a1、a2的矢量和. a合=2a1cos60=250.5 m/s2=5 m/s2 解法2：由于幾個(gè)力的作用效果的和跟它們合力產(chǎn)生的效果是一樣的，故各個(gè)力產(chǎn)生的加速度的和與合力產(chǎn)生的加速度也應(yīng)是一樣的，所以我們可以先求合力，再求合力對物體產(chǎn)生的加速度. F合=2F1cos60=2100.5 N=10 N 由牛頓第二定律：F合=ma得： a=F合/m=10/2=5 m/s2 [課堂討論] 1．本節(jié)課研究牛頓第二定律，應(yīng)用了怎樣的實(shí)驗(yàn)研究方法? 2．能否認(rèn)為牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例，即合力為零的情況? 3．據(jù)牛頓第二定律，談一下你對質(zhì)量是物體慣性大小的量度的認(rèn)識． 4．說明物體做下列運(yùn)動的受力特點(diǎn)： ①勻速運(yùn)動 ⑦勻變速直線運(yùn)動 ③變加速直線運(yùn)動 5．說明質(zhì)量不同的物體自由下落的加速度相同． [學(xué)生活動]討論上述問題 [教師點(diǎn)撥] 1．本節(jié)課采用了控制變量法．在質(zhì)量一定的情況下研究加速度跟力的關(guān)系，在力一定的情況下研究加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。再將加速度跟力的關(guān)系和加速度跟質(zhì)量的關(guān)系綜合起來，得出它們之間的關(guān)系． 2．不能認(rèn)為牛頓第一定律是第二定律的特例，牛頓第一定律有它自身的物理意義和地位，牛頓第一定律闡明了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動規(guī)律，同時(shí)又引入了慣性的概念，即物體具有保持原來運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，但該定律雖然引入了力的概念，但沒有說明力怎樣改變物體的運(yùn)動狀態(tài)．而牛頓第二定律卻說明了物體受力時(shí)，力和物體加速度之間的關(guān)系．所以說：牛頓第一定律是用來闡述物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動規(guī)律，而牛頓第二定律是用來闡明物體受到外力作用時(shí)的運(yùn)動規(guī)律，二者不能替代． 3．根據(jù)牛頓第二定律F合=ma知．在物體受到的合外力一定的情況下，質(zhì)量大的物體加速度小，其運(yùn)動狀態(tài)改變得慢，說明其運(yùn)動狀態(tài)難以改變，也就是物體的慣性大；質(zhì)量小的物體加速度大．其運(yùn)動狀態(tài)改變得快．說明其運(yùn)動狀態(tài)容易改變，即物體的慣性小. 還可以這樣理解：物體的加速度相同，即物體運(yùn)動狀態(tài)改變的快慢一樣時(shí)，質(zhì)量大的物體需要較大的力，說明其運(yùn)動狀態(tài)難以改變．慣性大；質(zhì)量小的物體需要較小的力，說明其運(yùn)動狀態(tài)容易改變，慣性?。? 以上說明：質(zhì)量是物體慣性大小的量度． 4．物體做勻速運(yùn)動時(shí)，所受合力為零． 物體做勻變速直線運(yùn)動時(shí)，物體所受的合外力恒定且與運(yùn)動方向在同一條直線上． 物體做變加速直線運(yùn)動時(shí)，物體所受合外力不斷變化，方向與運(yùn)動方向在同一條直線上 時(shí)．物體做變加速直線運(yùn)動． 5．物體做自由落體運(yùn)動的加速度是由重力產(chǎn)生的，而物體的重力跟質(zhì)量成正比．即G=mg,物體下落的加速度為a=mg／m=g． 所以．物體做自由落體的加速度與質(zhì)量無關(guān)． 三、小結(jié) [投影小結(jié)思考題] 1．物體的加速度跟所受的合外力 ，跟物體的質(zhì)量成 ，加速度的方向跟的方向相同． 2．牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ． 3.牛頓第二定律反映了物體的加速度與所受 及物體的 間的關(guān)系，說明物體的加速度由 和物體的 決定． 4．在國際單位制中，力的單位是 ，符號是 ，它的定義為：使質(zhì)量為 的物體產(chǎn)生 的加速度的力，叫做 . 四、作業(yè) 1.課本P53練習(xí)二，②⑤⑧. 2.思考題： 在用小車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)，為什么砝碼對小車的拉力大小與其重力大小是近似相等？并且條件是砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量？ ［提示］推導(dǎo)繩中拉力大小的表達(dá)式. 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.如圖所示，豎直光滑桿上套有一個(gè)小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷釘M、N固定于桿上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)拔去銷釘M瞬間，小球加速度大小為12 m/s2.若不拔去銷釘M而拔去銷釘N瞬間，小球的加速度可能是（取g=10 m/s2）( ) A.22 m/s2,豎直向上 B.22 m/s2豎直向下 C.2 m/s2，豎直向上 D.2 m/s2,豎直向下 2.如圖所示，A、B是質(zhì)量相等（都等于m)的兩個(gè)小球，甲圖中兩球用細(xì)線連接后再用細(xì)繩吊在頂板上；乙圖中兩球間用輕彈簧連接后再用細(xì)繩吊在頂板上.現(xiàn)分別把A球上部的細(xì)繩剪斷，問剪斷細(xì)繩瞬間：甲圖中，A球的加速度為______，B球的加速度為______；乙圖中，A球的加速度為______，B球的加速度為______. 3.為了安全，在公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離，已知某高速公路的最高限速v=120 km/h.假設(shè)前方車輛突然停止，后車司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時(shí)間（即反應(yīng)時(shí)間）t=0.50 s.剎車時(shí)汽車受到阻力的大小Ff為汽車重力的0.40倍，該高速公路上汽車間的距離s至少應(yīng)為多少（取重力加速度g=10 m/s2）? ［參考答案］ 1.BC 本題關(guān)鍵要注意到彈簧彈力的變化特點(diǎn)和彈簧的可能狀態(tài)，運(yùn)用牛頓第二定律的瞬時(shí)性即可求解. （1）拔去M，上面的彈簧彈力立即消失，下面彈簧原狀態(tài)有兩種可能： ①下面彈簧原來處于壓縮的狀態(tài)，受力如圖（甲）， 由牛頓第二定律有：F1-mg=ma,所以F1=m(g+a)=m(10+12)=22m，方向豎直向上. ②下面的彈簧原來處于伸長的狀態(tài)，受力如圖（乙）， 同理有：F2+mg=ma,所以F2=m(a-g)=2m,方向豎直向下. (2)銷釘M、N都未拔時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，分析上面彈簧原來所處的狀態(tài). ①若下面彈簧原來處于壓縮狀態(tài)，由于F1=22m＞mg,故上面彈簧只可能是壓縮的狀態(tài)，受力如圖（甲）所示，根據(jù)受力平衡有： F3=22m-10m=12m，方向豎直向下. ②若下面彈簧原來處于伸長狀態(tài)，這時(shí)受力如圖（乙），由受力平衡有：F4=10m+2m=12m,方向豎直向上. (3)現(xiàn)拔去N，下面彈簧的彈力立即消失，小球的加速度有兩種可能： ①若上面彈簧處于壓縮狀態(tài)，則F4+mg=ma，所以a=(12m+10m)/m=22 m/s2,方向豎直向下. ②若上面彈簧處于伸長狀態(tài)，則F4-mg=ma,所以a=(12m-10m)/m=2 m/s2，方向豎直向上. 2.g,g;2g,0. (1)先分析甲圖：剪斷細(xì)繩前，B球受重力mg(豎直向下）和細(xì)線的拉力F（豎直向上）兩個(gè)力作用，二力平衡，F(xiàn)1=mg.A球受重力mg(豎直向下），下部繩的拉力F（豎直向下，繩中拉力處處相等）和上部繩的拉力T（豎直向上）三個(gè)力作用，處于平衡狀態(tài)，T=F+mg=2mg.剪斷A球上部細(xì)繩的瞬間，繩中的拉力T和F突然消失（繩中微小形變恢復(fù)原狀需要的時(shí)間極短，可略去不計(jì)），根據(jù)牛頓第二定律知：A、B兩球都只受重力作用，故A、B兩球加速度相等，都等于重力加速度，即aA=aB=g，方向豎直向下. (2)再分析乙圖：剪斷細(xì)繩前，B球受重力mg和彈簧的彈力F兩個(gè)力作用（如圖所示），滿足二力平衡條件：F=mg；A球受重力mg、彈簧的彈力F和上部細(xì)繩的拉力T三個(gè)力作用，處于平衡狀態(tài)，滿足T=F+mg. 因彈簧的彈力與繩的彈力的性質(zhì)雖然相同，但特點(diǎn)不同，彈簧的彈力大小與彈簧的伸長（或縮短）的長度x成正比（F=kx)，彈簧的伸長（或縮短）且宏觀形變.由宏觀形變產(chǎn)生的彈力的變化需要時(shí)間，不可能在瞬間發(fā)生，故剪斷細(xì)繩的瞬間，繩的拉力T突然消失，而彈簧的彈力將不會立即變化（彈簧的形變x不能突變）.因此，剪斷細(xì)繩的瞬間A、B球的受力情況如圖（b）所示，根據(jù)牛頓第二定律容易得出：A球的加速度aA=2g,豎直向下；B球的加速度aB=0. 3.155.6 m 在反應(yīng)時(shí)間里，汽車做勻速運(yùn)動，可求出其位移s1；從剎車到停下，汽車做勻減速直線運(yùn)動，減速運(yùn)動的加速度由牛頓第二定律求出，從而求出汽車做減速運(yùn)動的位移s2.則s=s1+s2. 在反應(yīng)時(shí)間里，汽車做勻速運(yùn)動，發(fā)生位移為s1，則: s1=vt=50/3 m 從剎車到停下，汽車做勻減速直線運(yùn)動，由牛頓第二定律有：mgu=ma 所以：a=gu=4 m/s2 剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式有： -v2=-2as2, 所以s2=v2/2a=1250/9 m. 故兩車間的距離至少應(yīng)為： s=s1+s2=155.6 m