4.3牛顿第二定律 教案—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册word版含答案
文档属性
| 名称 | 4.3牛顿第二定律 教案—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册word版含答案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 63.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-19 05:54:51 | ||
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文档简介
第四章 运动和力的运动
牛顿第二定律
教学设计
科目 物理 课题 牛顿第二定律 课时 1课时
教学目标与
核心素养 一．知识与技能
1.能准确表述牛顿第二定律；
2.能从同时性、矢量性等多方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁；
3.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。
二．过程与方法
1.通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气；
2.培养学生的概括能力和分析推理能力。
情感态度与价值观
1.渗透物理学研究方法的教育；
2.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；
3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。
教学重、 难点 教学重点：1、对牛顿第二定律的理解，掌握及简单应用；
教学难点：1.对牛顿第二定律的瞬时性和矢量性的确切理解；
教学准备
教
学
过
程 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课：
【教师提出问题】上节课，同学们探究了什么？利用了什么科学实验方法？得出了什么结论？
【教师引导问题】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？
讲授新课：
一、牛顿第二定律的表达式
【教师引导】小车的加速度 a 与它所受的作用力 F 成正比，与它的质量 m 成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？
猜想中的 a-F 图像
根据实际数据作出的 a-F 图像
【教师引导】多次类似的实验发现：每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体的加速度 a 与它所受的作用力 F 成正比，与它的质量 m 成反比。
【教师引导】
1、牛顿第二定律的内容：
物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律。
2、牛顿第二定律可表述为：
a ∝F/m
也可以写成等式：F ＝ kma
其中 k 是比例系数。
注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所受的合力。
3、牛顿第二定律更一般的表述：
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。
F合 ＝ kma
牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。
【教师提问】取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2 ），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？
【教师引导】在F ＝ kma公式中： 当 k ＝ 1 时，质量为 1 kg 的物体在某力的作用下获得1 m/s 2 的加速度，则这个力F ＝ ma ＝ 1 kg·m/s2
所以力 F的单位就是千克米每二次方秒。
二、力的单位
【教师引导】
1、力 F的单位
F ＝ ma ＝ kg·m/s2 读作：千克米每二次方秒。
出示图片:牛顿
后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号 N 表示
2、牛顿第二定律的表述
（1）在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2 ），力的单位取牛顿（N）时：F ＝ ma
（2）力的独立性原理:物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。
【教师提问】在牛顿第二定律的表达式 F=ma中，F与a这两个矢量的方向关系是怎么样？
【教师提问】在F=ma中，F与a具有什么关系？
【教师提问】牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？
【教师提问】由牛顿第二定律说一说为什么描述物体惯性的物理量是质量？
【教师引导】
（3）理解牛顿第二定律:
①同体性:F、m、a对应于同一物体。
②统一性:统一用国际制的单位
③同时（瞬时）性:a与F总是同生同灭同变化
④矢量性:a与F 的方向总是相同
⑤牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体；
三、牛顿第二定律的应用
【教师引导】
1、确定研究对象。
2、分析研究对象的受力情况，画出受力图。
3、建立直角坐标系，求出合力。
4.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
课堂练习：
1、关于牛顿第二定律,以下说法中正确的是( ).
A.物体的质量不变,a与F的正比关系与m和a的单位无关
B.对于相同的合外力,a与m的反比关系与m和a的单位无关
C.在公式F =ma中,F、m和a三个量可以选取不同的单位
D.在公式F =ma中,当m和a分别用kg和m/s2作单位时,F必须用N作单位
答案：ABD
2、下面说法正确的是 ( )
A.物体(质量一定,下同)所受合外力越大，加速度越大；
B.物体所受合外力越大，速度越大；
C.物体在外力作用下做加速直线运动，当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小；
D.物 体的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。
答案：A
3、下列说法中正确的是( )
A. 在公式F=ma中，F、m、a三个量可以取不同单位制中的单位
B. 作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对其作用的某一物体作用效果可抵消；
C. 牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述高速运动电子（接近 光速）的运动情况；
D. 惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律；
答案：D
4、一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2N和6N,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为( ? )
A.1??????B.2??????C.3??????D.4
答案：BCD
5、质量为0.4kg的小滑块置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动，滑行6m时，小滑块的速度为6m/s，此时撤去拉力，又经3s停下。该拉力的大小为（ ）
A．0.8N B．1.2N
C．2N D．2.8N
答案：C
6、在太空中测宇航员质量，测量仪器提供拉力、并测出宇航员的——————，根据———————————得出宇航员的质量。
答案：加速度；牛顿第二定律
探究了物体的加速度与物体的质量和作用在物体上外力的关系。利用了控制变量法，得出了加速度与作用在物体上外力成正比，与物体的质量成反比。
学生思考问题
学生思考讨论观察图片
学生观察实验说一说看到的实验现象和实验结论
学生归纳总结牛顿第二定律的内容
理解掌握牛顿第二定律更一般的表述：
学生思考讨论
学生探究、理解k是比例系数，数值应是，单位应是牛顿/（千克·米/秒2）
学生理解记忆
学生思考回答：物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度 a 的方向与力F的方向是一致的。
加速度与合外力存在着瞬时对应关系：同时产生，同时消失，同时变化。
不能说成力与加速度成正比。因为力是产生加速度的原因，因果性不能变。
由牛顿第二定律：F ＝ ma可知在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。
学生理解记忆
学生理解记忆
学生练习
学生练习
通过这个问
题，学生容易联想到质量越小，运动状态越容易改变，所以加速度和物体质量、合外力有关。
锻炼学生的归纳总结能力
加深学生对牛顿第二定律的理解
掌握力的单位的推导
适当介绍物理学中单位是如何确定的，为下一节作铺垫。
掌握加速度 a 的方向与力F的方向是一致的。
掌握加速度与合外力存在着瞬时对应关系
掌握力和加速度的因果关系
进一步理解质量是惯性大小的唯一量度
掌握应用牛顿第二定律解题的一般步骤。
巩固本节知识
巩固本节知识
板书设计 §4.3 牛顿第二定律
牛顿第二定律的表达式
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。
F合=kma
力的单位
1、力的单位：F ＝ ma ＝ kg·m/s2 读作：千克米每二次方秒。
2、牛顿第二定律：F合=kma
牛顿第二定律的应用
利用牛顿定律解题步骤
1、确定研究对象。
2、分析研究对象受力情况，考虑研究对象运动的状态变化情况、即 有无加速度；
3、选取正方向或建立坐标系，通常以速度的方向为正方向。
4.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
教学后记 在突破重点的时候，回顾实验，引导学生分析总结，再配以情景练习，能让学生明确牛顿定律中的作用力是指“合力”。
牛顿第二定律
教学设计
科目 物理 课题 牛顿第二定律 课时 1课时
教学目标与
核心素养 一．知识与技能
1.能准确表述牛顿第二定律；
2.能从同时性、矢量性等多方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁；
3.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。
二．过程与方法
1.通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气；
2.培养学生的概括能力和分析推理能力。
情感态度与价值观
1.渗透物理学研究方法的教育；
2.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；
3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。
教学重、 难点 教学重点：1、对牛顿第二定律的理解，掌握及简单应用；
教学难点：1.对牛顿第二定律的瞬时性和矢量性的确切理解；
教学准备
教
学
过
程 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课：
【教师提出问题】上节课，同学们探究了什么？利用了什么科学实验方法？得出了什么结论？
【教师引导问题】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？
讲授新课：
一、牛顿第二定律的表达式
【教师引导】小车的加速度 a 与它所受的作用力 F 成正比，与它的质量 m 成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？
猜想中的 a-F 图像
根据实际数据作出的 a-F 图像
【教师引导】多次类似的实验发现：每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体的加速度 a 与它所受的作用力 F 成正比，与它的质量 m 成反比。
【教师引导】
1、牛顿第二定律的内容：
物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律。
2、牛顿第二定律可表述为：
a ∝F/m
也可以写成等式：F ＝ kma
其中 k 是比例系数。
注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所受的合力。
3、牛顿第二定律更一般的表述：
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。
F合 ＝ kma
牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。
【教师提问】取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2 ），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？
【教师引导】在F ＝ kma公式中： 当 k ＝ 1 时，质量为 1 kg 的物体在某力的作用下获得1 m/s 2 的加速度，则这个力F ＝ ma ＝ 1 kg·m/s2
所以力 F的单位就是千克米每二次方秒。
二、力的单位
【教师引导】
1、力 F的单位
F ＝ ma ＝ kg·m/s2 读作：千克米每二次方秒。
出示图片:牛顿
后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号 N 表示
2、牛顿第二定律的表述
（1）在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2 ），力的单位取牛顿（N）时：F ＝ ma
（2）力的独立性原理:物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。
【教师提问】在牛顿第二定律的表达式 F=ma中，F与a这两个矢量的方向关系是怎么样？
【教师提问】在F=ma中，F与a具有什么关系？
【教师提问】牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？
【教师提问】由牛顿第二定律说一说为什么描述物体惯性的物理量是质量？
【教师引导】
（3）理解牛顿第二定律:
①同体性:F、m、a对应于同一物体。
②统一性:统一用国际制的单位
③同时（瞬时）性:a与F总是同生同灭同变化
④矢量性:a与F 的方向总是相同
⑤牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体；
三、牛顿第二定律的应用
【教师引导】
1、确定研究对象。
2、分析研究对象的受力情况，画出受力图。
3、建立直角坐标系，求出合力。
4.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
课堂练习：
1、关于牛顿第二定律,以下说法中正确的是( ).
A.物体的质量不变,a与F的正比关系与m和a的单位无关
B.对于相同的合外力,a与m的反比关系与m和a的单位无关
C.在公式F =ma中,F、m和a三个量可以选取不同的单位
D.在公式F =ma中,当m和a分别用kg和m/s2作单位时,F必须用N作单位
答案：ABD
2、下面说法正确的是 ( )
A.物体(质量一定,下同)所受合外力越大，加速度越大；
B.物体所受合外力越大，速度越大；
C.物体在外力作用下做加速直线运动，当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小；
D.物 体的加速度大小不变，物体一定受恒力作用。
答案：A
3、下列说法中正确的是( )
A. 在公式F=ma中，F、m、a三个量可以取不同单位制中的单位
B. 作用力与反作用力等大、反向、共线，所以对其作用的某一物体作用效果可抵消；
C. 牛顿运动定律是自然界最普遍的规律，因此可以用来精确描述高速运动电子（接近 光速）的运动情况；
D. 惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律；
答案：D
4、一个质量为2kg的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2N和6N,当两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为( ? )
A.1??????B.2??????C.3??????D.4
答案：BCD
5、质量为0.4kg的小滑块置于粗糙水平地面上，在水平恒定拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动，滑行6m时，小滑块的速度为6m/s，此时撤去拉力，又经3s停下。该拉力的大小为（ ）
A．0.8N B．1.2N
C．2N D．2.8N
答案：C
6、在太空中测宇航员质量，测量仪器提供拉力、并测出宇航员的——————，根据———————————得出宇航员的质量。
答案：加速度；牛顿第二定律
探究了物体的加速度与物体的质量和作用在物体上外力的关系。利用了控制变量法，得出了加速度与作用在物体上外力成正比，与物体的质量成反比。
学生思考问题
学生思考讨论观察图片
学生观察实验说一说看到的实验现象和实验结论
学生归纳总结牛顿第二定律的内容
理解掌握牛顿第二定律更一般的表述：
学生思考讨论
学生探究、理解k是比例系数，数值应是，单位应是牛顿/（千克·米/秒2）
学生理解记忆
学生思考回答：物体受力方向决定物体的加速度方向。故加速度 a 的方向与力F的方向是一致的。
加速度与合外力存在着瞬时对应关系：同时产生，同时消失，同时变化。
不能说成力与加速度成正比。因为力是产生加速度的原因，因果性不能变。
由牛顿第二定律：F ＝ ma可知在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是物体的质量。
学生理解记忆
学生理解记忆
学生练习
学生练习
通过这个问
题，学生容易联想到质量越小，运动状态越容易改变，所以加速度和物体质量、合外力有关。
锻炼学生的归纳总结能力
加深学生对牛顿第二定律的理解
掌握力的单位的推导
适当介绍物理学中单位是如何确定的，为下一节作铺垫。
掌握加速度 a 的方向与力F的方向是一致的。
掌握加速度与合外力存在着瞬时对应关系
掌握力和加速度的因果关系
进一步理解质量是惯性大小的唯一量度
掌握应用牛顿第二定律解题的一般步骤。
巩固本节知识
巩固本节知识
板书设计 §4.3 牛顿第二定律
牛顿第二定律的表达式
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。
F合=kma
力的单位
1、力的单位：F ＝ ma ＝ kg·m/s2 读作：千克米每二次方秒。
2、牛顿第二定律：F合=kma
牛顿第二定律的应用
利用牛顿定律解题步骤
1、确定研究对象。
2、分析研究对象受力情况，考虑研究对象运动的状态变化情况、即 有无加速度；
3、选取正方向或建立坐标系，通常以速度的方向为正方向。
4.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。
教学后记 在突破重点的时候，回顾实验，引导学生分析总结，再配以情景练习，能让学生明确牛顿定律中的作用力是指“合力”。