牛顿第二定律高中物理教案优秀4篇
身为一名勤勤恳恳的人民教师,编写教案是不可或缺的工作。通过教案,教师能够更有效地安排教学活动。那么,教案应该如何撰写呢?白话文小编特地为您精选了四篇牛顿第二定律的高中物理教案,相信这些教案会得到您的认可与传播,这也是对我们工作最大的支持与激励。
牛顿第二定律 篇一
5、用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤
速度的方向、加速度的方向以及物体所受的合外力的方向之间存在着紧密的联系:这些方向通常是相同的,彼此之间保持一致。
速度与加速度之间的角度可以任意变化,然而,加速度的指向始终与合外力的方向保持一致。
速度的变动方向始终与作用在物体上的总外力方向一致,但加速度的指向却可能与速度的变动方向一致,亦或与之不一致。
速度和加速度的走向始终保持一致,同时,速度的指向可能与外力的综合效应方向一致,亦或与之不同。
此正确答案应为b
物体在受到多股力的共同作用下维持了平衡,若维持其他力的稳定,仅将其中一股力f1逐步降低至零,随后又逐步恢复至f1(方向未变),在此变化过程中,物体将经历一系列的动态变化。
a.加速度始终增大,速度始终增大
b.加速度始终减小,速度始终增大
c.加速度先增大,后减小,速度始终增大直到一定值
d.加速度和速度都是先增大后减小
此题答案应为“c”
在马达的驱动下,皮带运输机的皮带正以速度v向右平稳地水平移动。此时,我们将一块砖轻轻放置在皮带正对a点的位置,随后,
a.一段时间内,砖块将在滑动摩擦力的作用下对地做加速运动
b.当砖的速率等于v时,砖块与皮带间摩擦力变为静摩擦力
c.当砖块与皮带相对静止时它位于皮带上a点的右侧的某一点b
d.砖块在皮带上有可能不存在砖块与皮带相对静止的状态
此题答案应为ad
小球在自由下落一段时间后与弹簧相触,自接触弹簧起,直至弹簧被压缩至最短长度,这一过程中小球的速度与加速度将如何变化?
解答:运动过程分三段
(1)加速度逐渐减小的变加速运动
(2)速度达到最大
(3)加速度逐渐增大的变减速运动,直到速度减小为零
在光滑的水平面上,两质量均为m的球a和球b通过一条质量忽略不计的轻弹簧相连,球a紧贴墙壁。当对球b施加力f将其向左压缩弹簧后,达到平衡状态。随后,在撤销力f的瞬间,观察到:
a.a球的加速度为
b.a球的加速度为零
c.b球的加速度为
d.b球的加速度为0
此题正确答案应为bc
质量为m的球体,通过两根细绳悬挂而保持静止状态,这两根细绳分别位于水平位置,而第三根细绳OB与垂直方向形成θ角,具体情形如图中所示。
(1)在切断水平绳索ab的那一刻,小球的加速度数值是多少?它的运动方向是怎样的?同时,绳索ob在此刻对小球施加的拉力又是多少?(2)假设切断绳索ob,那么小球的加速度会是多少?它的运动方向会有何变化?此时绳索ab对小球的作用力又是怎样的?
在剪断水平绳ab的过程中,有力的作用使得重力分解为两个分力:一个分力作用于bo绳,另一个分力促使球沿着与绳ob垂直的方向向下加速运动。根据牛顿第二定律,有mgsinθ = ma,从而得出加速度a = g sinθ,其方向垂直向下,与绳ob成90度角。同时,绳ob的拉力tob可以表示为mg cosθ。
当切断ob绳索后,小球在地球引力的影响下,沿着垂直向下的路径移动,此时的加速度等同于重力加速度g,同时绳索ab对小球产生的拉力消失。
一根重量为m的木棒,其顶端被一根细绳悬挂于天花板,棒身中间有一只重量同样为m的猴子,如图所示。当绳子被切断后,猴子沿着木棒向上攀爬,且其与地面的高度保持不变,此时需要求解木棒下落的加速度。
解法一:分别以棒和猴为对象,作其受力分析图。
猴子:mg = f (1)
木棒:mg + f = ma (2)
(1)(2)联立:mg + mg = ma
解法二:
由牛顿第二定律有:
(m + m)g = ma,∴
五、力学单位制
1、什么是单位制:
基本单位和导出单位一起组成了单位制
2、力学单位制
在力学领域,我们选取了长度、质量以及时间这三个物理量作为基础单位。基于这些基本单位,我们可以推导出力学中的其他导出单位,例如速度、加速度、力以及密度等单位的定义。
3、国际单位制的物理意义。
牛顿第二定律 篇二
教学目标
知识目标
(1)通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系;
(2)会用准确的文字叙述并掌握其数学表达式;
通过分析加速度、质量以及合外力之间的定量联系,我们能够深入领会到力是导致加速度产生的根本原因这一科学规律。
理解加速度的方向与合外力的方向之间的矢量联系,以及加速度与外力之间的即时对应性。
(5) 能初步运用运动学和的知识解决有关动力学问题。
能力目标
通过进行实验演示和数据分析,我们旨在提升学生的观察能力、分析技巧以及归纳总结的水平;同时,通过解决实际问题,着力锻炼他们优秀的书面表达能力。
情感目标
培养认真的科学态度,严谨、有序的思维习惯。
教学建议
教材分析
通过实验演示,采用控制变量法来探究力、质量和加速度三者之间的相互联系:保持质量恒定,分析力与加速度之间的关联;固定力的大小,探讨质量与加速度之间的联系。
通过实验结果的归纳,我们可以得出结论:在确定了恰当的力的度量单位之后,相应的数学表达式便从比例关系转变为严格相等的关系。
3、深入探讨其确切含义:在公式中,所代表的是作用于物体上的总外力,而非单一或数个力的总和;公式中的两个符号均为矢量,且它们的方向始终保持一致,因此它们具备矢量属性;物体在某一特定时刻的加速度是由总外力所决定的,而加速度会随着总外力的变动而变动,这体现了加速度的瞬时特性。
教法建议
为了确保演示实验的成功,必须注意以下几点:首先,必须明确指出,只有在砝码的重量显著小于小车重量的条件下,小车所承受的拉力才会接近理想状态。其次,实验过程中,必须清晰地阐述这一前提条件。
2、通过典型例题让学生理解的确切含义。
让学生运用所学的重力加速度知识,并引导他们重新审视出题目中提供的公式。
教学设计示例
教学重点:
教学难点:对的理解
示例:
一、加速度、力和质量的关系
阐述研究方法(控制变量法):首先,在保持物体质量不变的前提下,探讨力与加速度之间的联系;其次,在力保持恒定的条件下,分析质量与加速度之间的关联。介绍实验装置与实验条件保障:确保砝码的质量远小于小车质量,以便小车所受的拉力接近理想状态。介绍数据处理方法(替代法):依据公式可知,在相同的时间段内,物体产生的加速度之比等同于位移之比。
教学内容可结合学生实际情况,鼓励他们积极参与讨论。在本章节中,涉及的演示实验可以通过使用气垫导轨和计算机设备,转化为可以进行定量分析的实验。
1、加速度和力的关系
进行实验演示并总结结果:在保持小车质量不变的前提下,小车所获得的加速度与施加于其上的外力之间存在直接关系,即二者呈正比关系,并且加速度的方向与力的方向一致。
2、加速度和质量的关系
进行实验演示并总结结果:在施加相同力F的条件下,小车所获得的加速度与车的重量呈正比关系,具体表现为:
二、牛顿第二运动定律(加速度定律)
实验结果显示,物体的加速度与所受作用力之间存在正比关系,同时与物体的质量呈反比关系。具体来说,加速度的方向总是与产生该加速度的力的方向保持一致。换句话说,加速度与作用力同向,或者,作用力与加速度方向一致。
力的单位定义如下:若设定,能够使一个质量为1千克的物体获得每秒1米的平方加速度的力,其数值被定义为1牛顿。然而,这一概念对于学生来说往往难以把握。
3、:
物体的加速度与所受的力之间存在直接关系,即力越大,加速度也越大;同时,加速度与物体的质量成反比,即质量越大,加速度越小。此外,加速度的指向与导致其产生的力的方向一致。
数学表达式为: .或
4、对的理解:
(1)公式中的 是指物体所受的合外力。
物体在水平拉力的作用下,于水平面上进行加速运动,导致物体加速度的产生,其合力来自于物体。
桌面上推粉笔盒时,作用在粉笔盒上的四个力的总和,包括拉力和摩擦力的综合效应。
公式中的两个矢量元素,它们的方向始终保持一致。因此,在解决问题时,我们可以根据合外力的方向来判定加速度的方向;同样地,也可以通过加速度的方向来追溯合外力的去向。
物体在某一特定时刻的加速度是由其受到的合外力所决定的,而且这种加速度会随着合外力的任何变动而相应地发生改变。
当静止的物体开始运动,其初速度等于零,然而作用在它身上的总外力并不为零,因此该物体便具备了加速度。
汽车沿平坦的路面前进,其加速运动是由牵引力与摩擦力的共同作用产生的;而在制动过程中,牵引力会瞬间消失,此时汽车所受的加速度便完全由摩擦力所驱动。显而易见,这两种情形下,作用在汽车上的合力方向是相反的,因此,汽车加速度的方向也随之相反。
(4)力和运动关系小结:
物体所受的合外力决定物体产生的加速度:
物体若承受的合外力在大小与方向上均保持恒定开元ky888棋牌官方版,并且该外力的作用方向与物体的初始速度方向一致——那么,物体将沿直线轨迹进行匀加速运动。
物体若承受的合外力大小及方向恒定,并且该外力与物体的初始速度方向一致,且两者方向相反——→物体将沿直线进行匀速减速运动。
在本次小结中,教师需引导学生共同完成,并且鼓励学生思考,是否存在其他可能性,以及这些情况需要满足哪些具体条件。
探究活动
题目:验证
组织:2-3人小组
方式:开放实验室,学生实验。
评价:锻炼学生的实验设计和操作能力。
牛顿第二定律 篇三
一、教材分析
牛顿第二定律作为动力学的核心法则,而动力学本身则是经典力学的根基,同时也是深入探索热学、电学等其他领域知识不可或缺的基础。因此,牛顿第二定律在本章中占据着核心地位,并成为教学的关键点。为了让学生对牛顿第二定律的理解更加流畅和连贯,本节所讲述的“运动状态的改变”正是起到了承前启后的关键作用。继前述内容,旨在增强学生对第一定律的理解;进而,通过实例剖析,使学生初步掌握牛顿第二定律的内涵。本节课内容在前一节课的基础上,利用计算机进行实验分析,随后归纳总结,得出了关于加速度、力和质量之间定量关系的牛顿第二定律。通过实验归纳总结物理规律,是我们探索客观规律的关键途径。本实验研究涉及三个关键变量:a、m、f,故我们采纳了控制变量这一研究策略:首先固定物体质量,探究加速度与力的相互关系;接着保持力不变,分析加速度与质量之间的联系。此方法在后续学习气体状态变化规律、平行板电容器电容、金属导体电阻等知识时亦被广泛应用。控制变量法更是我们在探索自然和社会问题时的常规手段。在教学过程中,教师指导学生掌握分析实验数据的两种常见手段——列表法和图象法。学生需了解图象法在数据处理上的优势,包括直观性、降低误差(涉及平均值的概念)以及图像的转换,即从a-m图(曲线)转变为a-1/m图(直线),这种方法在验证玻-马定律时亦被采用。通过上述分析,我们了解到,本节课的教学目标并非仅仅使学生掌握实验的结论和定律的内涵及其重要性,更关键的是引导学生理解结论是如何被推导出来的;在得出结论的过程中,采用了哪些科学的方法和工具;在实验操作中,如何调节实验条件及物理变量,以及如何运用数学公式来表述物理法则。此外,还旨在让学生跟随科学家探索物理定律的历史轨迹,感受他们的思维方式。
在本节课的学习过程中,学生需掌握牛顿第二定律的具体公式;同时,他们应当理解各个物理量和公式的实际物理含义;此外,学生还应当了解基于实验的研究方法,即通过测量、论证和归纳总结得出结论,并运用数学公式来表述物理规律,从而领略物理规律的简洁之美。
本节课的关键在于成功完成了演示实验,以及运用电脑对数据进行了细致分析。这一环节构成了课程的核心内容,也是决定课程成功与否的关键所在。
二、教法和学法
本节课以电脑辅助演示实验为核心,融合了知识传授与科学方法培养,运用了“同步调控”的教学模式。
依据系统论中关于整体性的功能原则,整体所发挥的作用通常超过其组成部分功能的总和。在物理教学中,知识、教学方法、学生能力以及科学态度等均构成教学的基本要素。若能将这些要素有机结合,使其相互促进,物理教学的效果无疑将得到显著提升,从而更有助于学生素质的全面提高。在“同步调控”模式下,并非孤立地探讨方法本身,而是将知识的习得、技能的熟练、能力的提升以及实事求是科学精神的培育,巧妙地融合在一起,这完全是基于对系统整体性功能原理的深入考量。
此外,依据教学理论中强调教学以教师为主导、学习以学生为主体的原则,教师职责包括设定教学目标、策划和组织教学过程,同时灵活调整,克服困难,并且充分认可和尊重学生的主体性。“同步调控”的教学模式兼顾了教师的教学功能,使教师处于调控的核心位置。同时,我们更加重视学生的主体地位,刻意营造了教学活动的氛围,鼓励学生参与到实验设计的环节中,一边展示一边发问,引导学生一边观察一边思考,最终从实验数据中归纳出结论,力求最大限度地激发学生投身于教学活动的热情。在教材的难点部分,我们应适度放慢教学进度,确保学生有充足的时间进行深入思考和热烈讨论。比如,在分析a-m图像时,引导学生推测a与m可能呈反比关系,接着绘制a-1/m图像,从而得出准确的结论。通过这样的教学活动,学生不仅能够学习到知识,还能掌握科学的研究方法,同时培养出探索未知和创新的意识,以及严谨求实的科学态度,从而实现既定的教学目标,并取得最佳的教学效果。
三、教学程序
1.问题引入新课
物体在光滑的平面上受到水平拉力的作用,开始加速运动。教师引导学生分析物体的质量、加速度和拉力三者之间的内在联系,激发他们进行推测,探讨它们之间是成正比、成反比还是不成比例。随后,教师明确指出,本节课的目标是共同探究这三者之间的确切关系,进而揭示牛顿第二定律的奥秘。这种教学方法的目的是激发学生的学习兴趣,增强他们参与探索的主动性。
2.设计实验方案
在课题引入环节,我引导学生进行思考:我们应当如何探讨f、m、a三者之间的内在联系?我们首先通过实验确定m的值,进而研究a与f之间的相互影响;接着,我们再确定f的数值,分析a与m之间的相互作用;最终,我们能够得出f、m、a三者之间的确切定量关系。教材必修第一册,人教版中的牛顿第二定律实验存在不足之处,例如夹子难以同时固定两条细线,线的弹力导致小车需要反向冲撞才能停止,从而造成实验误差较大。因此,我设计了一项实验开yun体育app入口登录,旨在利用电脑辅助来研究加速度a与力f、质量m之间的关系,具体实验装置如图所示。实验中使用了遮光片,其宽度为l,通过光电门的时间分别为t1和t2,而两个光电门之间的距离为s。滑块经过光电门时,光电门便生成一个脉冲信号,该信号随后在计时器内的三极管作用下得到放大,再通过计算机的LPT端口输入,借助计算机的定时中断功能进行时间计算,最终通过公式进行数据处理。
3.进行实验探索
请两位学生上台进行实验,其余同学需一边观看一边进行思考,同时由教师负责操作电脑。在确保物体质量维持在200克的前提下,依次测量出施加0.05牛顿、0.10牛顿、0.15牛顿和0.20牛顿拉力时的加速度,并将这些数据记录在表格和a-f图像中,随后将图像投影至大屏幕上,以此引导学生得出加速度与拉力成正比的结论。在保持拉力恒定为0.10牛顿的情况下,我们测量了不同质量物体的加速度,这些质量分别是200克、282克、332克和382克,并将这些数据记录在表格和a-m图上。从a-m图中可以观察到,随着质量的增加,加速度呈现减小的趋势,然而这种关系并不清晰。为此,我们鼓励学生勇于猜测加速度与质量可能成反比,并进一步绘制a-1/m图,从而得出加速度与1/m成正比的结论。
4.分析归纳结论
指导学生剖析实验成果,从而推导出f等于k乘以m乘以a的关系式,在国际单位制内,若将1牛顿定义为1千克乘以1米每秒平方,便可以确立牛顿第二定律f等于ma。在此基础上,进一步引导学生进行合理的推断,当物体受到多个力的共同作用并产生加速运动时,作用在物体上的力应为这些力的合力。鉴于力和加速度均为矢量,通过具体实例,引导学生认识到加速度的指向与合外力的方向是相同的。
5.应用巩固练习
通过解答三道具有代表性的问答题和计算题,学生得以加深对牛顿第二定律中各个物理量含义的掌握,同时理解加速度的方向与合外力的方向相吻合,这为今后运用牛顿第二定律解决实际问题奠定了坚实的基础。
6.总结
本节课我们学习的是牛顿第二定律,它是连接力和运动的纽带,对于解决众多力学问题乃至整个物理领域的问题都至关重要,是物理学习中的关键内容。因此,我们要求大家务必深入理解、熟练掌握并灵活运用这一重要定律。本节课所采用的电脑辅助实验归纳法,是人们探索自然与社会时广泛采用的一种手段;在处理实验数据方面,我们学习了列表法和图像法;此外,我们还掌握了运用数学公式来阐述物理规律的方法。希望同学们能够熟练掌握并运用这些技巧。
牛顿第二定律 篇四
一、教学目标
1.物理知识方面的要求:
(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式;
(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系;
(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。
以实验为根基,通过观察、测量和归纳,揭示了物体加速度与其质量及所受外力之间的联系,从而提炼出牛顿第二定律。同时,这一过程有助于提升学生的实验操作技能、总结归纳能力和逻辑推理分析水平。
教育中融入了物理学的探究方式。通过控制变量技术,对物体的加速度、频率和质量等三个物理属性进行深入分析;采用列表法对实验数据进行整理,让学生明白结论的形成过程;同时,认识到通过实验归纳总结物理规律是物理学研究的关键途径。
二、重点、难点分析
本节课的核心在于成功进行演示实验。学生需通过观察和记录数据,进而有力地总结出a与f及m之间的联系,进而自然地推导出牛顿第二定律的基本公式。因此,熟练且精确地操作实验是本节课的关键所在。此外,只有讲解清楚实验装置、原理,并圆满完成实验,学生才能深刻理解物理学的研究方法,进而实现掌握方法、提升素质的教学目标。
牛顿第二定律的数学形式既简洁又完美,记忆起来并不复杂。然而,要全面而深入地理解其中各个物理量的内涵及其相互关系;要牢固把握定律的物理实质及其广泛的应用前景,对于学生而言却是一项较为艰巨的任务。这一难点在本节课中,我们可以通过对比分析定律,以及进行有针对性的强化练习来加深理解和突破;此外,对于这一难点的进一步体会和理解,还需在后续课程的学习和实际应用中去逐步实现。
三、教具
小车、本板、滑轮、钩码、投影仪。
四、主要教学过程
(一)引入新课
根据牛顿第一定律,我们可以得知,力的存在是导致物体运动状态发生改变的根本因素。这种状态的改变具体表现为物体速度的变化,也就是说,加速度不为零。因此,力同时也是加速度产生的根源,二者之间存在着密切的联系。
根据牛顿第一定律,我们可以了解到:所有物体要么处于静止状态,要么以恒定速度沿直线运动,这种固有特性被称作惯性。同时,物体的质量是其惯性的衡量标准,因此,加速度与质量之间存在关联。
那么,物体运动过程中的加速度与物体的质量以及所受的力之间究竟有何种联系?我们将通过实验手段来寻求答案。
(二)教学过程设计
1.实验设计
引导学生遵循以下思路来确定实验步骤:首先,观察一个质量保持不变的物体,当它不受外力作用时,其加速度为零;接着,当该物体受到外力作用时,其加速度将不再为零;最后,可以观察到,外力越大,物体的加速度也随之增大。
施加相同的力量(保持力的大小不变)在多种物体上→质量较轻的物体更容易被拉动→物体的质量越小,其加速度就越大。
换言之,在探讨这三个变量之间的相互影响时,需确保其中一个变量保持恒定,此即为控制变量之策略。
引导学生按照以下步骤理解实验原理:首先,探索测量物体加速度的不同途径,比如通过打点计时器和纸带分析等,这些方法虽然精确但耗时较长;其次,寻求一种能够直观体现加速度大小的其他物理量;再者,根据运动学公式,我们可以得知在相同的时间段内,位移与加速度之间存在正比关系;因此,本实验通过观察两个小车在相同时间段内的位移变化,来揭示加速度大小与力和质量之间的联系。
(2)实验装置
实验所用的装置基于原必修课本中的设计,进行了适当的调整。在图1所示的a、b、c三个点,我们增设了光滑的金属环,用以固定线绳,防止其滑落;同时,通过环a将两根绳索合并,使得我们可以直接用手进行操作,从而避免了使用铁夹时的不便。尽管这样做会增加一定的阻力,但只需稍微倾斜木板,就能通过平衡摩擦力来维持平衡。木板侧面的刻度则方便我们读取位移的具体数值。
3.实验过程
(1)加速度跟力的关系
以两辆小车为工具,确保它们的质量相等,即m1等于m2;在连接小车的前端,分别悬挂一个钩码和两个钩码,以确保它们所受的力相等,即f1等于f2。然后将这两辆小车拉至相同的起始点,并记录下这一位置。在释放小车后,经过一段时间,两辆小车会同时停止,确保它们停止的时间t一致。随后,读取两辆小车的位移数据,并将这些数据记录在表1中:(投影)
表1
改变f重复实验,
比较可得,在误差允许的范围内,a∝f.
(2)加速度跟质量的关系
在小车1上附加0.2千克的砝码,以此确保其质量m1等于2倍的小车2质量m2;同时,在两辆小车的前端绳索处各挂上一个钩码,以保证f1与f2的力值相等。接着,将这两辆小车拉至同一起始位置并释放,经过一段时间后它们均停止运动,随后记录下每辆小车的位移数据,并将这些数据记录在表2中。
表2
4.定律导出
速度与作用力呈正相关,而与物体的质量呈负相关,这正是牛顿第二定律的核心关系所在。
上式可以表示为等式f等于k乘以m再乘以a,其中k代表一个比例常数。只要在公式中选取恰当的物理量单位,就有可能使k的值为1,这样一来,公式就会变得更加简洁明了。
在国际单位制里,力的计量单位被称作牛顿。该单位名称源于牛顿第二定律,其定义如下:当作用在质量为1千克的物体上,能够使其获得每秒1米的加速度时,该作用力即为1牛顿,换算关系为1牛顿等于1千克乘以米每平方秒。
显而易见,若采用国际单位制中的计量单位,k的值将等于1,从而使得公式得以简化为f=ma,这正是牛顿第二定律的数学表达形式。
当物体遭受多股力的共同作用时,牛顿的第二法则依然适用无误,然而在此情形下,f所指代的是该物体所承受的所有外力的总和。牛顿第二定律的普遍表述方式则是:
物体的加速度与所承受的外力总和呈正比关系,同时与物体的重量呈反比关系,而且加速度的指向与外力总和的方向一致。
数学公式是:
f合=ma.
5.定律的理解
牛顿第二定律源自对物体在恒定力作用下进行匀加速直线运动状态的研究,然而,这一原理可扩展至多个力共同作用的情况,亦适用于描述变力作用下的特定瞬间。此外,还需关注定律中关于加速度与合外力方向关系的表述,这揭示了定律的矢量属性、瞬时特性以及独立性。因此,在理解和运用牛顿第二定律时,以下几点尤为关键:
(1)定律中各物理量的意义及关系
合外力f合作用于物体(研究对象),m代表该物体的质量;若研究对象由多个物体组成,则m为这些物体质量的总和。a表示物体在合外力f合的作用下所获得的加速度;加速度a与合外力f合的作用方向相同。
(2)定律的物理意义
定律揭示,若一物体所受的合外力保持恒定,则其加速度亦保持恒定,物体将进行匀变速直线运动;当合外力随时间发生变化时,加速度亦随之改变;若合外力降为零,加速度亦为零,此时物体将处于静止或匀速直线运动的状态。牛顿第二定律通过简洁的数学公式阐述了运动与力之间的关联。
6.巩固练习
依据牛顿第二定律,即便是极其微小的力也能使物体获得加速度。然而,当我们尝试用力举起一个相当沉重的物体时,却往往无法成功移动它。这种现象是否与牛顿第二定律相悖?原因又是什么呢?
不存在冲突,依据公式f=ma来分析开yun体育官网入口登录app,合外力f代表作用在物体上的总力,即便是极微小的力也能使物体获得加速度,该力即指合外力。当用力提起一个非常沉重的物体时,物体保持静止状态,这表明合外力为零。通过受力分析,我们可以得出等式f+n-mg=0。
对一个处于静止状态的物体进行力的作用,那么该物体必然会产生加速运动,这种说法正确吗?
答:略。理由同上。
(3)下面哪些说法不对?为什么?
a.物体所受合外力越大,加速度越大。
b.物体所受合外力越大,速度越大。
物体在受到外力影响下沿直线做匀加速运动,随着作用在它身上的合力逐渐减小,其运动速度也会随之逐渐降低。
d.物体的加速度大小不变一定受恒力作用。
b、c、d的观点均存在偏差。依据牛顿第二定律,作用在物体上的总外力是决定其加速度的关键因素。实际上,加速度的数值并不依赖于速度的大小。因此,b的观点是错误的。匀加速运动表明加速度的方向与速度的方向保持一致。即便合外力有所减少,只要其方向未变,加速度也会相应减小,但方向依旧不变,这意味着物体依旧处于加速状态,速度持续上升。c的观点同样不正确。
加速度属于矢量范畴,其指向与作用在物体上的总外力方向保持一致。当加速度的数值保持恒定,而其方向发生改变时,作用在物体上的总外力方向亦随之改变。因此,d选项的表述是不正确的。
(三)课堂小结(可引导学生总结)
本节课以实验为基础,通过控制变量来开展研究。此方法在电学和热学领域的研究中,未来仍将发挥重要作用。我们依据所学知识来设计实验,并探寻其中的规律,这已成为物体研究的关键途径。
确立“牛顿”作为力的度量单位,使得k值等于1,从而简化了牛顿第二定律的表达为f=ma。物理学的一大特色便是以简洁的数学语言来阐述自然规律,然而,我们还需充分理解这些数学表达背后的文字描述及其深刻含义。
牛顿第二定律阐述了运动与力之间的内在联系。当物体所受的合外力保持不变时,其加速度也将保持恒定;若合外力为零,则加速度也为零。换言之,合外力是决定加速度的关键因素,而加速度则对物体的运动状态产生显著影响。由此可见,牛顿第二定律将前两章中关于力和物体运动的讨论整合为一个统一体,而连接这一整体的核心正是加速度。
五、说明
实验所用的装置与课文描述一致,结构清晰,便于观察和得出结论。然而,其精确度有限,操作时需格外小心,以免产生较大误差。在重复实验的过程中,可以通过反向操作来验证结果。首先,需测量两辆小车与终点的距离,随后释放它们,观察它们是否同时到达终点,这一过程相对简便。具备条件的学校可以使用气垫导轨和光电门等设备进行更为精确的测量和验证。
在探索定律的过程中,我们融入了物理学的研究方法,这不仅是物理教学的核心内容,也是一项关键任务。在本节课中,我们运用这种方法来研究热学中的p、v、t三量关系,以及电学中的u、d、e之间的关系。这种方法是人类认识世界时常用的。因此,本节课的目标不仅仅是让学生掌握牛顿第二定律,更重要的是让他们了解定律是如何被推导出来的。
牛顿第二定律借助加速度这一概念,将物体的运动状态与所受外力紧密结合起来,从而使得前三章内容形成一个连贯的整体,成为解决力学问题的关键手段。因此,有必要让学生对牛顿第二定律进行深入理解和全面掌握,不仅要理解其中的物理量和公式的深层含义和适用范围,还要避免仅仅死记硬背公式、机械转换文字的弊端。数学表达能够清晰阐述物理法则,使得其结构完整、易于记忆,然而,它并不能完全取代文字描述,更无法全面捕捉与之相关的运动和力的复杂多变的特性。若不然,原本生动的规律便会沦为僵化的公式。
(陈则茂)