2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 三、牛頓第二定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè).doc

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2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 三、牛頓第二定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè) 從容說(shuō)課 本節(jié)介紹動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容：牛頓第二定律．它闡明了力在改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的加速度大小和物體質(zhì)量間的關(guān)系，從而把物體的受力和物體的運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系起來(lái)． 本節(jié)主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)學(xué)推演的方法，得出牛頓第二定律，詳細(xì)闡述該定律的確切含義．在運(yùn)用牛頓第二定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)。準(zhǔn)確地對(duì)物體受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析是關(guān)鍵.同時(shí)，靈活運(yùn)用牛頓第二定律，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)去分析判斷物體的受力情況又是十分重要的方法．在教學(xué)中要通過(guò)具體題目分析總結(jié)． 本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1．理解加速度與力的關(guān)系，知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)過(guò)程． 2．理解加速度與質(zhì)量的關(guān)系，知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)過(guò)程． 3．知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的． 4．理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達(dá)式的確切含義． 5．會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行計(jì)算． 牛頓第二定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)和核心，所以牛頓第二定律既是本節(jié)的重點(diǎn)，也是本章的重點(diǎn). 本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)是牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、推導(dǎo)及意義． 本節(jié)利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法得出力和加速度之間的關(guān)系，所以在教學(xué)中，首先要讓學(xué)生了解本節(jié)要研究的問(wèn)題(a跟F、m之間的定量關(guān)系)和方法(控制變量法)．由于這是學(xué)生在高中階段第一次遇到用實(shí)驗(yàn)研究一個(gè)物理量同時(shí)跟另外兩個(gè)物理量有關(guān)的多元問(wèn)題，所以研究方法的介紹應(yīng)從簡(jiǎn)單情況人手．例如先保持物體質(zhì)量不變，研究它的加速度跟外力的關(guān)系，再保持外力相同研究它的加速度跟質(zhì)量的關(guān)系，最后用數(shù)學(xué)的方法把實(shí)驗(yàn)得出的a跟F的關(guān)系及跟m的關(guān)系綜合起來(lái)，找出a跟F和優(yōu)的關(guān)系． 本節(jié)課的教學(xué)程序安排如下： 復(fù)習(xí)舊知識(shí)，導(dǎo)人新課一實(shí)驗(yàn)探究，用控制變量法研究加速度和力的關(guān)系，加速度和質(zhì)量的關(guān)系→總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得到牛頓第二定律，同時(shí)強(qiáng)調(diào)該表達(dá)式的同時(shí)性、同向性、瞬時(shí)性，并且結(jié)合例題和練習(xí)加深學(xué)生的理解→方法滲透：牛頓第二定律的表達(dá)式是從比例式推導(dǎo)出來(lái)的，使學(xué)生明確地知道：只有選擇合適的單位，才能使比例系數(shù)k=l→課堂討論拓展學(xué)生對(duì)定律的應(yīng)用能力． 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.知道得到牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程. 2.理解加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系. 3.理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道定律的確切含義. 4.能運(yùn)用牛頓第二定律解答有關(guān)問(wèn)題. 二、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力、解決問(wèn)題的能力. 三、德育目標(biāo) 使學(xué)生知道物理中研究問(wèn)題時(shí)常用的一種方法——控制變量法. 教學(xué)重點(diǎn) 1.牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程. 2.牛頓第二定律. 教學(xué)難點(diǎn) 牛頓第二定律的推導(dǎo)及意義. 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法. 教學(xué)用具 兩輛質(zhì)量相同的小車(chē)、一端帶有滑輪的光滑水平板、砝碼一盒、砝碼盤(pán)、細(xì)繩、夾子、投影儀、投影片. 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 ［投影本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 1.理解加速度和力的關(guān)系. 2.理解加速度和質(zhì)量的關(guān)系. 3.理解牛頓第二定律的內(nèi)容和意義. 4.學(xué)會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題. [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程] 一、導(dǎo)入新課 ［教師］什么是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變?其原因是什么? ［學(xué)生］物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的實(shí)質(zhì)是速度發(fā)生變化.其改變的原因是受到了力的作用. ［教師］物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變除了跟力有關(guān)外，還和哪些因素有關(guān)？ ［學(xué)生］還和質(zhì)量有關(guān). ［教師］物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生了加速度，那么，物體的加速度、力、質(zhì)量之間究竟有什么關(guān)系呢？本節(jié)我們討論這一問(wèn)題. 二、新課教學(xué) [CAI課件模擬本節(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置] 如圖所示：取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車(chē)放到光滑水平面上，小車(chē)的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)中放有數(shù)目不等的砝碼．使兩小車(chē)自靜止開(kāi)始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動(dòng)．小車(chē)后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時(shí)控制兩小車(chē)，使兩車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)靜止． [研究方法介紹] 控制變量法：是研究多個(gè)物理量之間關(guān)系的一種常用方法．即在多因素的實(shí)驗(yàn)中，可先控制一些量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響． 因?yàn)榧铀俣扰c力、質(zhì)量都有關(guān)，所以要弄清它們之間的關(guān)系需采用控制變量法： ①先保持質(zhì)量一定，研究加速度和力的關(guān)系． ②再保持外力一定，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系． 最后歸納總結(jié)加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系． [對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的說(shuō)明] 對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)，是用比較物體(小車(chē))的位移來(lái)比較它們的加速度n的：力和質(zhì)量的大小可以直接測(cè)量出來(lái)，而加速度大小不能直接測(cè)量出來(lái)．本節(jié)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車(chē)的加速度，而是讓兩個(gè)小車(chē)同時(shí)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)；依公式s=at2，可知：在時(shí)間t相同的情況下，位移s與加速度a的大小成正比．這樣比較小車(chē)的位移s1、s2就可比較它們的加速度大小a1和a2，且．這種做法比較容易、可靠，但關(guān)鍵是必須保證小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相同(始、停時(shí)間比較難以控制)． [實(shí)驗(yàn)條件] 小車(chē)放在光滑的水平板上，細(xì)繩對(duì)小車(chē)施力方向水平，定滑輪光滑，砝碼盤(pán)的砝碼跟小車(chē)相比質(zhì)量較小(不大于1：10)，這時(shí)可認(rèn)為小車(chē)所受的合力即細(xì)繩對(duì)小車(chē)的水平拉力近似等于砝碼盤(pán)及盤(pán)中的砝碼所受的重力． （一）加速度和力的關(guān)系 ［教師］請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文中的實(shí)驗(yàn)部分，同時(shí)注意思考下列問(wèn)題： 投影片顯示 1.為什么水平板要光滑，并且用小車(chē)而不用滑塊？ 2.盤(pán)中為什么要放數(shù)目不等的砝碼？ 3.為什么要用夾子夾住拴兩輛小車(chē)的兩根細(xì)繩？ 4.為什么要用兩輛質(zhì)量相等的小車(chē)？ ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文，并討論上述問(wèn)題. ［教師］把實(shí)驗(yàn)所需儀器準(zhǔn)備好. ［教師］檢查閱讀情況，請(qǐng)學(xué)生回答上述的問(wèn)題. ［學(xué)生甲］用小車(chē)及光滑的水平板，其目的是要減小研究對(duì)象——小車(chē)在水平方向上所受的摩擦力. ［學(xué)生乙］盤(pán)里放數(shù)目不等的砝碼，其目的是保證對(duì)兩輛小車(chē)施加的水平拉力大小不等.因?yàn)檫@時(shí)小車(chē)水平方向所受的拉力大小近似等于砝碼及盤(pán)所受的重力大小. ［學(xué)生丙］夾子夾住拴小車(chē)的兩根細(xì)繩，其目的是為了便于同時(shí)控制兩輛小車(chē)，以保證兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同. ［學(xué)生?。菔箖奢v小車(chē)的質(zhì)量相等，其目的是便于討論小車(chē)所受拉力與其加速度之間的關(guān)系. ［教師總結(jié)］這種實(shí)驗(yàn)方法是我們物理上在研究多個(gè)物理量間相互關(guān)系時(shí)常用的方法——控制變量法.這樣做可以減小討論的物理量數(shù)目，使所剩物理量間的關(guān)系更加明朗化. ［教師］下面我們一起來(lái)完成這一實(shí)驗(yàn)： ［甲組學(xué)生］安裝儀器.把兩光滑長(zhǎng)木塊并排放在桌上，調(diào)節(jié)高度使兩板水平.在兩輛小車(chē)的前后都系上細(xì)繩，前端繞過(guò)定滑輪系住砝碼盤(pán)，后端細(xì)繩在小車(chē)對(duì)齊后用夾子夾住. ［乙組學(xué)生］完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程.把小車(chē)拖至木板末端，待停穩(wěn)后松開(kāi)夾子，使小車(chē)在拉力的作用下做勻變速運(yùn)動(dòng).當(dāng)小車(chē)將運(yùn)動(dòng)到木板另一端時(shí)夾住夾子，使小車(chē)停止運(yùn)動(dòng). ［丙組學(xué)生］在乙組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，注意觀察現(xiàn)象，并把觀察到的現(xiàn)象告訴同學(xué)：其中與放砝碼多的盤(pán)相連的小車(chē)通過(guò)的位移比與放砝碼少的盤(pán)相連的小車(chē)通過(guò)的位移大. ［丁組學(xué)生］測(cè)量?jī)奢v小車(chē)通過(guò)的位移，并把測(cè)量結(jié)果與砝碼數(shù)量告訴同學(xué). ［全體學(xué)生］對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理.利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)砝碼數(shù)量與小車(chē)加速度間的關(guān)系：. ［教師總結(jié)］通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)質(zhì)量相同的物體來(lái)說(shuō)，物體的加速度跟作用在物體上的力成正比，并可表述為： 或者a∝F ［思考練習(xí)］ 1.某物體在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)距離s，要使其在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離為2s,可采用的方法是______. 2.某物體在水平拉力F作用下沿光滑水平軌道做勻加速運(yùn)動(dòng)，t s后速度為v，則2t s后物體的速度為_(kāi)_____. [參考答案] 1.運(yùn)動(dòng)方向上的力變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 2. 2v (二）加速度和質(zhì)量的關(guān)系 ［教師］請(qǐng)同學(xué)們閱讀P51實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考慮下列問(wèn)題. ［投影片顯示］ 1.在研究加速度與質(zhì)量間關(guān)系時(shí)，應(yīng)限制哪一物理量（變量）？如何限制？ 2.如何研究除所限變量外的其他兩變量間的關(guān)系？ 3.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)上還對(duì)哪個(gè)物理量進(jìn)行了限制？ ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文并對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行討論. ［教師］檢查閱讀情況. ［學(xué)生A］在研究加速度與質(zhì)量關(guān)系的時(shí)候應(yīng)當(dāng)對(duì)小車(chē)所受的拉力進(jìn)行限制，使其成為一個(gè)不變的量，進(jìn)而使加速度與質(zhì)量的關(guān)系更加明朗化.限制時(shí)可以通過(guò)限制砝碼盤(pán)中砝碼的數(shù)量來(lái)間接限制小車(chē)的受力. ［學(xué)生B］在研究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)因?yàn)橐懻撍鼈兊淖兓P(guān)系，所以可以通過(guò)在小車(chē)上加砝碼的方法去改變小車(chē)的質(zhì)量. ［學(xué)生C］在課本所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，除了對(duì)小車(chē)的受力進(jìn)行限制外，同時(shí)還限制了兩輛小車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)夾子的松開(kāi)與合住，使兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同. ［教師總結(jié)］同學(xué)們對(duì)本實(shí)驗(yàn)的原理及過(guò)程已非常清楚，下面我們共同完成這一段實(shí)驗(yàn). ［A組學(xué)生］對(duì)原來(lái)的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝：調(diào)整砝碼盒中砝碼的數(shù)量使其相同，同時(shí)在小車(chē)上放上數(shù)目不等的砝碼. ［B組學(xué)生］完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程：把兩輛小車(chē)拖至長(zhǎng)木板的末端，松開(kāi)夾子使兩小車(chē)同時(shí)開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后夾住夾子. ［C組學(xué)生］在B組學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并把結(jié)果告訴同學(xué)：小車(chē)上放砝碼數(shù)少的小車(chē)通過(guò)的位移大. ［D組學(xué)生］測(cè)量?jī)尚≤?chē)通過(guò)的距離，并測(cè)出兩小車(chē)及車(chē)上砝碼的質(zhì)量，并將測(cè)量的結(jié)果告訴同學(xué). ［全體學(xué)生］在前面處理的基礎(chǔ)上，對(duì)加速度與質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行處理，得出小車(chē)質(zhì)量與所產(chǎn)生加速度的關(guān)系：. ［教師總結(jié)］通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們已經(jīng)正確得出物體加速度與質(zhì)量間的關(guān)系：在相同力的作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量成反比.可表示為： 或者a∝ ［思考與練習(xí)］ 質(zhì)量為m的物體在力F的作用下產(chǎn)生的加速度為a，那么要使物體的加速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則應(yīng)______. [參考答案] 質(zhì)量減半或者F加倍. （三）牛頓第二定律 ［教師］請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)一下，我們?cè)谏鲜龅膬蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)中得到了什么結(jié)論？ ［學(xué)生］物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比. ［教師總結(jié)］根據(jù)剛才這位同學(xué)所述，我們可以用數(shù)學(xué)公式把這種關(guān)系表述為： a∝或者F∝ma. 進(jìn)一步將表達(dá)式可改為等式： F=kma. 其中k為比例常數(shù)，當(dāng)所有物理量均取國(guó)際單位（即：力的單位取N，質(zhì)量單位取kg，加速度單位取m/s2)時(shí)：k=1,此時(shí)關(guān)系式變?yōu)椋? F=ma 此即為牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式. ［教師］在牛頓第二定律的表達(dá)式中，哪些是矢量，哪些是標(biāo)量呢？ ［學(xué)生］質(zhì)量是標(biāo)量，F(xiàn)、a是矢量. ［教師］這兩個(gè)矢量有何關(guān)系呢？ ［學(xué)生］從第二節(jié)中可知“力是產(chǎn)生加速度的原因”，即物體受力決定物體的加速度.因?yàn)槎际鞘噶浚运鼈兊姆较蛞矐?yīng)一致. ［教師總結(jié)］我們把牛頓第二定律中力的方向和加速度方向一致的特點(diǎn)叫做牛頓第二定律的矢量性. ［思考與練習(xí)］復(fù)合投影片出示例1，學(xué)生完成后出示例2. 1.一輛小汽車(chē)的質(zhì)量m1=8.0102 kg，所載乘客的質(zhì)量是m2=2.0102 kg.用同樣大小的牽引力，如果不載人時(shí)小汽車(chē)產(chǎn)生的加速度是a1=1.5 m/s2,載人時(shí)產(chǎn)生的加速度a2是多大？（忽略阻力） 答案與解析：根據(jù)牛頓第二定律，在同樣的外力作用下物體的加速度與它的質(zhì)量成反比. 所以 所以a2= 所以a2= m/s2=1.2 m/s2 ［復(fù)合投影片出示例2］ 2.質(zhì)量為m的物體置于光滑水平面上，同時(shí)受到水平力F的作用，試討論： （1）物體此時(shí)受哪些力的作用？ （2）每一個(gè)力是否都產(chǎn)生加速度？ （3）物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況如何？ （4）物體為什么會(huì)呈現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？ ［學(xué)生活動(dòng)］結(jié)合實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)討論. ［教師］對(duì)學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行檢查. ［學(xué)生1］物體此時(shí)受三個(gè)力的作用，分別是重力、支持力、水平力F. ［學(xué)生2］由“力是產(chǎn)生加速度的原因”知，每一個(gè)力都應(yīng)產(chǎn)生加速度. ［學(xué)生3］物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是沿力F的方向以a=F/m加速運(yùn)動(dòng). ［學(xué)生4］因?yàn)橹亓椭С至κ且粚?duì)平衡力，其作用效果相互抵消，此時(shí)作用于物體的合力相當(dāng)于F. ［教師總結(jié)］從上面討論過(guò)程可知，物體只能有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的只能是它所受的合力，而不能是其中一個(gè)力或者幾個(gè)力，我們把物體運(yùn)動(dòng)的加速度和該物體所受合力的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系叫牛頓第二定律的同一性.為此可把牛頓定律總結(jié)為： 物體的加速度跟物體所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合力的方向相同.寫(xiě)成公式就是： F合=ma ［教師］請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合上例再考慮這樣幾個(gè)問(wèn)題（投影片出示） （1）物體受拉力F前做什么運(yùn)動(dòng)？ （2）物體受到拉力作用后做什么運(yùn)動(dòng)？ （3）撤去拉力后物體做什么運(yùn)動(dòng)？ ［學(xué)生a］物體在受拉力前保持靜止. ［學(xué)生b］當(dāng)物體受到拉力F后，原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)被改變，并以a=F/m加速運(yùn)動(dòng). ［學(xué)生c］撤去拉力F后，物體所受合力為零，所以保持它原來(lái)（加速結(jié)束時(shí)）的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并以此時(shí)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng). ［教師總結(jié)］從上面分析可知，物體運(yùn)動(dòng)的加速度隨合力的變化而變化，存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的關(guān)系.所以我們說(shuō)，牛頓第二定律具有瞬時(shí)性. ［鞏固練習(xí)］ 1.下列關(guān)于由小車(chē)實(shí)驗(yàn)得出牛頓第二定律F=ma的說(shuō)法中，符合實(shí)際的是( ) A.同時(shí)改變小車(chē)的質(zhì)量m及受到的拉力F，得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 B.保持小車(chē)質(zhì)量不變，只改變小車(chē)所受的拉力，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者之間的關(guān)系 C.保持小車(chē)受力不變，只改變小車(chē)質(zhì)量，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 D.先不改變小車(chē)質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量間的關(guān)系，最后綜合起來(lái)得到加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系 答案與解析：正確選項(xiàng)是D. 本題著重對(duì)物理上常用的實(shí)驗(yàn)法——控制變量法的考查.當(dāng)我們需要確定多個(gè)物理量間關(guān)系的時(shí)候，為了能準(zhǔn)確地利用數(shù)學(xué)知識(shí)確定它們，常常要先限制一些變量，使之成為常量，然后討論剩余物理量間關(guān)系，如此把各量間關(guān)系搞清楚后，綜合這些關(guān)系，進(jìn)而得出這些物理量間關(guān)系. 2.豎直向上飛行的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原地，假設(shè)整個(gè)過(guò)程中，子彈所受阻力大小與速度的大小成正比，則整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度的變化是 A.始終變小 B.始終變大 C.先變小后變大 D.先變大后變小 答案與解析：正確選項(xiàng)是A. 根據(jù)牛頓第二定律的同一性、瞬時(shí)性、矢量性可知，要討論加速度的變化，則必討論運(yùn)動(dòng)物體（同一性）合力的變化，并且是沿加速度方向上合力的變化（矢量性），而要搞清楚合力變化情況，則必須清楚物體的受力情況.故本題的根本仍在物體的受力分析上.結(jié)合本題可知，子彈在上升過(guò)程中受重力和阻力兩個(gè)力的作用，而阻力又是一個(gè)隨速度變化而變化的力，也正是由于它的改變，才導(dǎo)致了加速度的變化（瞬時(shí)性），所以在分析子彈所受合力時(shí)應(yīng)結(jié)合子彈的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析.而子彈的運(yùn)動(dòng)可分為上升和下降兩個(gè)階段，故我們分別討論上升階段和下落階段合力的變化.在上升階段，向下的重力大小不變，而向下的阻力隨上升速度的減小而減小，故子彈所受向下的合力在逐漸變??；下落階段，向下的重力大小不變，而向上的阻力隨下降速度的增大而增大，故導(dǎo)致子彈所受向下的合力在逐漸減小.綜合上面的分析知,子彈在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合力始終在減小,故它的加速度也始終在減小. 3.一個(gè)物體質(zhì)量是2 kg,受到互成120角的兩個(gè)力F1和F2的作用,這兩個(gè)力的大小都是10 N,這個(gè)物體產(chǎn)生的加速度是多大? 解析：本題要求物體的加速度,故我們可以依據(jù)力的獨(dú)立性原理分別求出每個(gè)產(chǎn)生的加速度.然后利用矢量合成求合加速度,也可以用力的等效性先求出合力,而后求合力產(chǎn)生的加速度. 解法1:由力的獨(dú)立性原理知,在力F1、F2的方向上都要產(chǎn)生加速度，故： 由牛頓第二定律：F=ma得： a1=F1/m=10/2=5 m/s2 同理可得； a2=F2/m=10/2=5 m/s2 而物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的加速度是a1、a2的矢量和. a合=2a1cos60=250.5 m/s2=5 m/s2 解法2：由于幾個(gè)力的作用效果的和跟它們合力產(chǎn)生的效果是一樣的，故各個(gè)力產(chǎn)生的加速度的和與合力產(chǎn)生的加速度也應(yīng)是一樣的，所以我們可以先求合力，再求合力對(duì)物體產(chǎn)生的加速度. F合=2F1cos60=2100.5 N=10 N 由牛頓第二定律：F合=ma得： a=F合/m=10/2=5 m/s2 [課堂討論] 1．本節(jié)課研究牛頓第二定律，應(yīng)用了怎樣的實(shí)驗(yàn)研究方法? 2．能否認(rèn)為牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例，即合力為零的情況? 3．據(jù)牛頓第二定律，談一下你對(duì)質(zhì)量是物體慣性大小的量度的認(rèn)識(shí)． 4．說(shuō)明物體做下列運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)： ①勻速運(yùn)動(dòng) ⑦勻變速直線運(yùn)動(dòng) ③變加速直線運(yùn)動(dòng) 5．說(shuō)明質(zhì)量不同的物體自由下落的加速度相同． [學(xué)生活動(dòng)]討論上述問(wèn)題 [教師點(diǎn)撥] 1．本節(jié)課采用了控制變量法．在質(zhì)量一定的情況下研究加速度跟力的關(guān)系，在力一定的情況下研究加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。再將加速度跟力的關(guān)系和加速度跟質(zhì)量的關(guān)系綜合起來(lái)，得出它們之間的關(guān)系． 2．不能認(rèn)為牛頓第一定律是第二定律的特例，牛頓第一定律有它自身的物理意義和地位，牛頓第一定律闡明了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)又引入了慣性的概念，即物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，但該定律雖然引入了力的概念，但沒(méi)有說(shuō)明力怎樣改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．而牛頓第二定律卻說(shuō)明了物體受力時(shí)，力和物體加速度之間的關(guān)系．所以說(shuō)：牛頓第一定律是用來(lái)闡述物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而牛頓第二定律是用來(lái)闡明物體受到外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，二者不能替代． 3．根據(jù)牛頓第二定律F合=ma知．在物體受到的合外力一定的情況下，質(zhì)量大的物體加速度小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變得慢，說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變，也就是物體的慣性大；質(zhì)量小的物體加速度大．其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變得快．說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，即物體的慣性小. 還可以這樣理解：物體的加速度相同，即物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的快慢一樣時(shí)，質(zhì)量大的物體需要較大的力，說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變．慣性大；質(zhì)量小的物體需要較小的力，說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，慣性?。? 以上說(shuō)明：質(zhì)量是物體慣性大小的量度． 4．物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零． 物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受的合外力恒定且與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上． 物體做變加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受合外力不斷變化，方向與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上 時(shí)．物體做變加速直線運(yùn)動(dòng)． 5．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是由重力產(chǎn)生的，而物體的重力跟質(zhì)量成正比．即G=mg,物體下落的加速度為a=mg／m=g． 所以．物體做自由落體的加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)． 三、小結(jié) [投影小結(jié)思考題] 1．物體的加速度跟所受的合外力 ，跟物體的質(zhì)量成 ，加速度的方向跟的方向相同． 2．牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ． 3.牛頓第二定律反映了物體的加速度與所受 及物體的 間的關(guān)系，說(shuō)明物體的加速度由 和物體的 決定． 4．在國(guó)際單位制中，力的單位是 ，符號(hào)是 ，它的定義為：使質(zhì)量為 的物體產(chǎn)生 的加速度的力，叫做 . 四、作業(yè) 1.課本P53練習(xí)二，②⑤⑧. 2.思考題： 在用小車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)，為什么砝碼對(duì)小車(chē)的拉力大小與其重力大小是近似相等？并且條件是砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量？ ［提示］推導(dǎo)繩中拉力大小的表達(dá)式. 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.如圖所示，豎直光滑桿上套有一個(gè)小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷(xiāo)釘M、N固定于桿上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)拔去銷(xiāo)釘M瞬間，小球加速度大小為12 m/s2.若不拔去銷(xiāo)釘M而拔去銷(xiāo)釘N瞬間，小球的加速度可能是（取g=10 m/s2）( ) A.22 m/s2,豎直向上 B.22 m/s2豎直向下 C.2 m/s2，豎直向上 D.2 m/s2,豎直向下 2.如圖所示，A、B是質(zhì)量相等（都等于m)的兩個(gè)小球，甲圖中兩球用細(xì)線連接后再用細(xì)繩吊在頂板上；乙圖中兩球間用輕彈簧連接后再用細(xì)繩吊在頂板上.現(xiàn)分別把A球上部的細(xì)繩剪斷，問(wèn)剪斷細(xì)繩瞬間：甲圖中，A球的加速度為_(kāi)_____，B球的加速度為_(kāi)_____；乙圖中，A球的加速度為_(kāi)_____，B球的加速度為_(kāi)_____. 3.為了安全，在公路上行駛的汽車(chē)之間應(yīng)保持必要的距離，已知某高速公路的最高限速v=120 km/h.假設(shè)前方車(chē)輛突然停止，后車(chē)司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車(chē)，到汽車(chē)開(kāi)始減速所經(jīng)歷的時(shí)間（即反應(yīng)時(shí)間）t=0.50 s.剎車(chē)時(shí)汽車(chē)受到阻力的大小Ff為汽車(chē)重力的0.40倍，該高速公路上汽車(chē)間的距離s至少應(yīng)為多少（取重力加速度g=10 m/s2）? ［參考答案］ 1.BC 本題關(guān)鍵要注意到彈簧彈力的變化特點(diǎn)和彈簧的可能狀態(tài)，運(yùn)用牛頓第二定律的瞬時(shí)性即可求解. （1）拔去M，上面的彈簧彈力立即消失，下面彈簧原狀態(tài)有兩種可能： ①下面彈簧原來(lái)處于壓縮的狀態(tài)，受力如圖（甲）， 由牛頓第二定律有：F1-mg=ma,所以F1=m(g+a)=m(10+12)=22m，方向豎直向上. ②下面的彈簧原來(lái)處于伸長(zhǎng)的狀態(tài)，受力如圖（乙）， 同理有：F2+mg=ma,所以F2=m(a-g)=2m,方向豎直向下. (2)銷(xiāo)釘M、N都未拔時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，分析上面彈簧原來(lái)所處的狀態(tài). ①若下面彈簧原來(lái)處于壓縮狀態(tài)，由于F1=22m＞mg,故上面彈簧只可能是壓縮的狀態(tài)，受力如圖（甲）所示，根據(jù)受力平衡有： F3=22m-10m=12m，方向豎直向下. ②若下面彈簧原來(lái)處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，這時(shí)受力如圖（乙），由受力平衡有：F4=10m+2m=12m,方向豎直向上. (3)現(xiàn)拔去N，下面彈簧的彈力立即消失，小球的加速度有兩種可能： ①若上面彈簧處于壓縮狀態(tài)，則F4+mg=ma，所以a=(12m+10m)/m=22 m/s2,方向豎直向下. ②若上面彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，則F4-mg=ma,所以a=(12m-10m)/m=2 m/s2，方向豎直向上. 2.g,g;2g,0. (1)先分析甲圖：剪斷細(xì)繩前，B球受重力mg(豎直向下）和細(xì)線的拉力F（豎直向上）兩個(gè)力作用，二力平衡，F(xiàn)1=mg.A球受重力mg(豎直向下），下部繩的拉力F（豎直向下，繩中拉力處處相等）和上部繩的拉力T（豎直向上）三個(gè)力作用，處于平衡狀態(tài)，T=F+mg=2mg.剪斷A球上部細(xì)繩的瞬間，繩中的拉力T和F突然消失（繩中微小形變恢復(fù)原狀需要的時(shí)間極短，可略去不計(jì)），根據(jù)牛頓第二定律知：A、B兩球都只受重力作用，故A、B兩球加速度相等，都等于重力加速度，即aA=aB=g，方向豎直向下. (2)再分析乙圖：剪斷細(xì)繩前，B球受重力mg和彈簧的彈力F兩個(gè)力作用（如圖所示），滿(mǎn)足二力平衡條件：F=mg；A球受重力mg、彈簧的彈力F和上部細(xì)繩的拉力T三個(gè)力作用，處于平衡狀態(tài)，滿(mǎn)足T=F+mg. 因彈簧的彈力與繩的彈力的性質(zhì)雖然相同，但特點(diǎn)不同，彈簧的彈力大小與彈簧的伸長(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)度x成正比（F=kx)，彈簧的伸長(zhǎng)（或縮短）且宏觀形變.由宏觀形變產(chǎn)生的彈力的變化需要時(shí)間，不可能在瞬間發(fā)生，故剪斷細(xì)繩的瞬間，繩的拉力T突然消失，而彈簧的彈力將不會(huì)立即變化（彈簧的形變x不能突變）.因此，剪斷細(xì)繩的瞬間A、B球的受力情況如圖（b）所示，根據(jù)牛頓第二定律容易得出：A球的加速度aA=2g,豎直向下；B球的加速度aB=0. 3.155.6 m 在反應(yīng)時(shí)間里，汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，可求出其位移s1；從剎車(chē)到停下，汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，減速運(yùn)動(dòng)的加速度由牛頓第二定律求出，從而求出汽車(chē)做減速運(yùn)動(dòng)的位移s2.則s=s1+s2. 在反應(yīng)時(shí)間里，汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移為s1，則: s1=vt=50/3 m 從剎車(chē)到停下，汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有：mgu=ma 所以：a=gu=4 m/s2 剎車(chē)后汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有： -v2=-2as2, 所以s2=v2/2a=1250/9 m. 故兩車(chē)間的距離至少應(yīng)為： s=s1+s2=155.6 m