高中物理（人教版）必修一教案：43 牛顿第二定律（word版，有答案，打包2份）

教师备课系统──多媒体教案 4.3 牛顿第二定律 教案 A 备课资源 惯性系和非惯性系 我们在学习中经常说“牛顿运动定律是普遍适用的”，其实只能直接地应用在“惯性系”中；对于“非惯性系”，则需要引入一个虚拟的“惯性力”，才能应用牛顿定律。 什么是“惯性系”，何为“非惯性系”？下面我们从在本章习题里遇到的“升降机”问题中来予以说明。设某一物体在静止的起重机上时，所受的重力为G；当起重机匀加速上升（或匀减速下降）时，悬挂物体的弹簧秤的拉力T大于G；当起重机匀加速下降（或匀减速上升）时，弹簧秤的拉力T小于G。这种现象对于以地面为参考系的观察者来说，并不难理解，因为：匀加速上升时：T-G=ma，所以T>G；匀加速下降时：G-T=ma，所以T<G 。 但是以在起重机里的观察者看来，则感到似乎物体所受的重力发生了变化。 由上边的例子可以看出：以不同的参考系进行观察，对同一事件可以得出不同的认识。当我们以地面为参考系时，可以运用牛顿运动定律来考虑问题，我们称这种“牛顿运动定律能够适用的参考系”为惯性系。当我们以做变速运动的起重机为参考系时，则不能直接应用牛顿运动定律来处理问题，我们称这种系统为“非惯性系”。 例如前进中的车辆骤然停止时，在惯性系中的地面上的观察者看来，车厢中的乘客没有受到外力，仍然向前做惯性运动，但车内乘客却觉得自己好像受到一个力，使自己向前倒去。人们为了使牛顿运动定律也能应用于非惯性系而引入了“惯性力”的概念。这个力不是由于物体间的相互作用而产生的，而是为了描写非惯性系的变速运动的性质而引入的假想的力；上面乘客感觉受到的力即为惯性力，为了与“惯性力”相区别，我们把物体间相互作用的力称为“牛顿力”。在非惯性系中运用牛顿第二定律处理问题时，不但要考虑“牛顿力”，而且还要考虑“惯性力”。 当然，在我们中学物理教材中的力学问题，都是在惯性系中来讨论的。 教学目标 一、知识与技能 1. 通过实验结论，归纳得出牛顿第二定律。进一步理解牛顿第二定律的内容和数学表达式。 2. 知道在国际单位制中的力的单位“牛顿”是怎样定义的。会用牛顿第二定律进行有关的计算。 二、过程与方法 1. 以实验为基础，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。 2. 培养学生的概括能力和分析推理能力。 三、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。 教学重点、难点 教学重点 牛顿第二定律的应用。 教学难点 牛顿第二定律的意义。 教法方法 1. 复习回顾，创设情景，归纳总结。 2. 通过实例的分析、强化训练，使学生理解牛顿第二定律的意义。 教学准备 投影仪、多媒体等。 教学过程 一、导入新课 利用多媒体播放自行车启动、汽车启动、火车启动等录像资料。 教师提出问题：它们的速度变化量的比较，速度变化快慢的比较，它们分别由哪些因素决定？ 引导学生分析：学生观看，讨论其可能性。 教师提问： 1. 物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？ 2. 物体的加速度与其质量之间存在什么关系？ 学生思考、讨论。 教师引申提问：物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？ 学生复习回顾上节课内容。 板书： EMBED Equation.3 二、进行新课 （一）牛顿第二定律 教师总结：通过上一节课的实验，我们证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比。（板书） 教师引导提问：如何用数学式子把以上的结论表示出来？ 学生可能回答： 。 教师提问：如何把以上式子写成等式？ 学生可能回答：需要引入比例常数k。 。 教师总结：我们可以把上式再变形为 。 板书：F指的是物体受到的合力。 （二）力的单位 1．选取合适的单位，上式可以简化。 2．在国际单位制中力的单位是牛顿。其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m／s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即 板书：1 N=1 kg·m／s2 。 如果各物理量都采用国际单位，则k=1。 板书： 。 这就是牛顿第二定律的数学表达式。 （三）牛顿第二定律的理解及应用 教师引导提问：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何？ 学生可能回答：因为质量m是标量，没有方向，所以合力的方向与加速度方向相同。 教师提问：同学们能否找出加速度与合外力的关系？ 学生可能回答：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。 教师总结：加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性。 讨论与交流：（多媒体演示） 一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方