4.3牛顿第二定律 教案 高中物理人教版（2019）必修第一册

资源简介

4.3牛顿第二定律

【教材分析】

本节是人教版教材物理第四章第三节的内容。牛顿第二定律在《普通高中物理课程标准（2017年版）》的必修一模块里属于“相互作用与运动定律”部分的核心内容开yun体育官网入口登录app，该课程标准提出的要求包括：需要掌握牛顿运动定律，能够运用这些定律来分析日常生产生活中的现象并处理相关问题，通过学习逐步建立起运动与相互作用的认识，同时借助牛顿运动定律这一工具来提高学生的物理综合能力。

这一部分在探讨前次实验研究的基础上，阐述了牛顿第二定律的明确说明，精确地说明了物体运动状态改变的速度——加速度，同它承受的外力之间的联系，以及加速度同它自身质量的关联，并推导出了牛顿第二定律的数学公式。本节教材着重阐述了力的单位1N所蕴含的物理内涵，为后续力学单位制的学习奠定基础，这一部分内容在本章中发挥着连接前后知识的桥梁作用，由此成为运动学的关键，同时也是掌握其他动力学规律的前提条件，因此本节内容在本章乃至整册教材中占据着举足轻重的位置开yunapp体育官网入口下载手机版，在整个高中物理体系中同样具有不可或缺的意义。

【教学目标】

借助对实验数据的剖析，可以归纳出牛顿第二定律的公式形式，同时清晰阐述该定律的内涵，旨在提升学生解读数据、由数据发现规律性的技能。

能够依据1N的阐释，领会牛顿第二定律的数学公式怎样由F=kma演变为F=ma，感受量纲的生成历程。

能够掌握合力跟加速度在时间上的一致性，以及矢量方面的关联，明白牛顿第二定律充当了运动和力之间关联的纽带作用。

掌握运用牛顿第二运动定律来解析日常中的基础现象，感受物理学在现实中的效用，增强对生活与实际情形的留意意识

【教学重难点】

【教学重点】

1.对于牛顿第二定律的理解.

2.对于牛顿第二定律的简单应用.

【教学难点】

1.牛顿第二定律的瞬时性、矢量性、独立性、因果关系.

2.应用牛顿第二定律解决问题.

【新课导入】

教师讲述了一段经历，1008年，日羊国的航天部门发射了一颗用于研究火星天气的飞行器，计划1999年9月23日到达火星，但科研人员意外发现，这颗飞行器没有进入预期的运行路径开元ky888棋牌官网版，反而坠入了火星的空气之中，很快便消失不见了，美国航天机构的负责人在紧急调查后，发现失误竟然在于部分数据在换算时，没有将英制单位转换成公制单位损失究竟达到何种程度呢，仅一颗卫星的购置费用就达到了1.25亿美元，倘若存在统一的衡量标准，这样的损失本来是可以防止的。

教师提出问题:单位的不统一会造成什么样的困难

统一体制有助于各国各地区开展文化交流和商业合作，能够推动科学技术与文化教育事业迅速进步，让全人类共同享有文明发展的收获。

【新课讲解】

（一）牛顿第二定律的表达式

问题思考（小组讨论）

问题1：牛顿第二定律表明加速度同外力相关联，外力越大，加速度越显著；反过来，外力减小，加速度也会降低；因此，可以说外力与加速度之间存在正比关系，因为两者变化方向一致，但表述时需注意因果关系，不能颠倒主次。

问题二：在牛顿第二定律公式F等于ma里，力F和加速度a是矢量，而质量m是标量，力与加速度的方向相同

问题3：合力为零的物体可不可能有加速度？

问题4：F、m、a三者一定对应同一个物体吗？

问题五：一个质量为一千克的物体安放在平滑的地面上，零秒时刻起，朝向右侧的方向施加数值为两的推力F1，那么

(1) 物体产生的加速度是多大？

如果在三秒时刻对物体施加一个同样是两牛的向左水平推力F2，那么这个物体的加速度是多少？

问题六：要使k等于一，牛顿第二定律里其他物理量的计量单位需要怎样设定。

小组讨论，展示结论，小组间补充。

教师总结：牛顿第二定律的基本特性

因果性：力是产生加速度的原因

矢量性：加速度的方向由合力的方向确定

瞬时性：加速度与合力的总是同时产生、同时变化、同时消失的

同体性：F、m、a三者对应同一个物体

物体所承受的每一个力，都会单独引发其特有的运动状态改变，并且这种力与加速度之间的关系，需要依据牛顿第二项基本原理来明确

要使k=1，F、m、a这三个量必须全部采用国际单位制中的单位，它们之间需要保持一致，不能混用其他单位体系

牛顿第二定律的应用，需要以地面为基准，或者选择保持恒定速度直线运动的坐标系，才能准确描述。

这个定律的适用范围存在一定限制，它仅能处理在惯性系内，那些非高速且属于宏观层面的物体运动情形。

（设计目的）促使学生深入掌握本课核心内容，克服学习中的障碍，提升其科学思考的素养和一丝不苟的精神，增强其自主分析并处理问题的本领，以及清晰阐述个人见解的水平。

（二）力的单位

中k的数值由F、m、a所使用的度量单位决定。若质量的度量以千克计，加速度的度量以米每二次方秒计，则k等于1。初中阶段我们已掌握，在国际单位体系内，力的度量单位为牛顿。那么请各位仔细推敲，依据牛顿第二运动原理中涉及加速度、力与质量这三者的关联，应当怎样界定力的度量单位。

请同学们作答，老师进行归纳：在F＝kma这个公式里：如果k的值等于1，那么质量为一公斤的物体在某个力的驱动下产生每秒一米的加速度，那么这个力F就等于ma，也就是一公斤乘以每秒平方米，因此力F的度量单位就是千克乘以米再除以平方秒。

因此力的度量单位：F等于质量乘以加速度，即kg乘以m每秒平方，这个单位名称叫做千克米每二次方秒。

后人对牛顿表示敬仰，便以他的名字命名该单位，记作N，下面展示牛顿肖像

【板书】

一、牛顿第二定律

物体的加速度与所受的总力的大小成正比关系，而与物体的质量的大小成反比关系；加速度的方向跟总力的方向一致。

表达式：F=kma

二、力的单位

力的度量：F等于质量乘以加速度，其表达式为1千克乘以米除以秒的平方，这个数值的名称是千克米每平方秒。

牛顿第二运动原理表明，物体所受合力与其加速度成正比，质量为常数，该公式为F等价于m乘以a，其中质量单位为千克，加速度单位为每秒平方，力单位为牛顿，此定律以牛顿命名纪念

三、对牛顿第二定律的理解

一种现象的发生，往往由特定原因所引起，这种联系是前后相继的，不容混淆；它作用于空间，具有方向和大小，不能仅用单一数值来概括；任何状态或事件都只在特定时间点上存在，不会超前也不会延后；同一事物内部的不同属性或部分，在相互作用时保持其固有特征，不会改变本质；各个现象或因素之间，互不干扰，各自发展，影响是局部的，不影响整体；所有事物或过程，虽然千差万别，却都遵循着共同的规律，构成一个整体；任何判断或描述，都离不开参照系，不同的观察者可能有不同的看法；事物的发展或认识的范围，都受到客观条件的制约，不可能无限延伸。