§3-3、牛顿第二定律(第一课时)
桥东中学 吴水炎
教学目标:
1.理解加速度与力和质量的关系;
2.理解牛顿第二定律的内容,知道定律的确切含义;
3.知道得到牛顿第二定律的实验过程。
教学重点
1.牛顿第二定律的实验过程;
2.牛顿第二定律。
教学难点
牛顿第二定律的意义。
教学方法
实验法、讲授法、归纳法
教学用具
两辆质量相同的小车,光滑的水平板(一端带有定滑轮);砝码(一盒),钩码若干,细绳、夹子、多媒体演示课件
教学过程
一、导入新课
1.提问:什么是物体运动状态的改变?物体运动状态发生改变的原因是什么?
2.引入新课:
通过上节课的学习,我们已知道:物体运动状态改变时产生加速度,而产生的加速度又和物体的质量及所受力的大小有关,那么:加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间有什么关系呢?本节课我们就来研究这个问题。
下面请同学阅读课本第50页演示实验内容,怎样进行定量地研究加速度与力和质量的关系?
二、新课教学
1、加速度和力的关系:
(1)对本次实验中说明的两个问题
a:砝码跟小车相比质量较小,细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。
b:用一只夹子夹住两根细绳,以同时控制两辆小车。
(2)实验的做法:
a:挂上数量不同的钩码,以使两小车所受的拉力不同。
b:打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动,一段时间后关上夹子,让它们同时停下来。
(3)需观察的现象:观察两辆车在相等的时间里,所发生的位移的大小。(实验现象:所受拉力大的那辆小车,位移大)
表一、
m/g F/N S/cm
甲 200 0.2
乙 200 0.1
(4)分析推理:
a:由公式得到在时间t一定时,位移s和加速度a成正比; a1/a2 =s1/s2 =2/1 又 F1/F2=2/1 ∴a1/a2 =F1/F2
b:推理得到结论:对质量相同的物体,物体的加速度跟作用在物体上的力成正比,即:
即a∝F
2.加速度和质量的关系:
(1)实验装置同上;
(2)说明与前次实验的不同。
前一次实验中,我们是保持小车质量不变,而改变小车所受力的大小,来研究加速度和力之间的关系的。本次实验是使两辆小车所受拉力相同,而在一辆小车上加放砝码,以增大质量,研究加速度和质量之间关系的。
(3)实验现象:
在相同的时间里,质量小的那辆小车的位移大。
m/g F/N S/cm
小车甲 400 0.1
小车乙 200 0.1
(4)分析总结: ∵s1/s2 =1/2 ∴ a1/a2=1/2 又m1/m2=2/1 ∴ a1/a2=m2/m1
推理得到结论:在相同的力作用下,物体的加速度跟物体的质量成反比,即
a1/a2=m2/m1或a∝
3.牛顿第二运动定律
(1)综合上述实验中得到的两个关系,得到下述结论:
物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。
(2)公式表示:
a∝或者F∝ma
即:F=kma
根据力的单位(牛顿)的定义:使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做
1牛顿。所以如果每个物理量都采用国际单位,k=1。即F=ma
(3)推广:上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况,当物体受到几个力作用时,上述关系可推广为:
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。即F合=ma。
(4)牛顿第二定律的性质
a:瞬时性:加速度和力的关系是瞬时对应, a与F同时产生,同时变化,同时消失;
b:矢量性:加速度的方向总与合外力方向相同。
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