4.3 牛顿第二定律 学案(人教版必修1)

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1、牛顿第二定律1．牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成________，跟它的质量成________，加速度的方向跟作用力的方向________．2．在国际单位制中，力的单位是牛顿．“牛顿”这个单位是根据牛顿第二定律定义的.1N等于质量为________的物体，获得________的加速度时受到的合力．3．在国际单位制中，公式F＝kma中的比例系数k为______，因此，牛顿第二定律的数学表达式为________．4．应用公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为________________．思考　F1赛车以其风驰电掣的速度给观众莫大

2、的精神刺激和美的享受，如图1所示是F1比赛时的用车，这种赛车比一般的小汽车质量小得多，动力大得多．赛车为何设计得质量小，动力大？这对比赛有何益处？　一、牛顿第二定律1．实验设计（1）启发学生技如下思路得出实验方法：对于一个物体（使m不变），不受力时加速度为零→受力后加速度不为零→受力越大则加速度越大。用同样的力（使F不变）作用于不同物体→质量小的易被拉动→质量越小加速度越大。就是说，在研究三个变量的关系时，要使其中一个量不变，即控制变量的方法。（2）启发学生按如下思路得出实验原理：测定物体加速度的方法有多种，如利用打点计时器、分析纸带等，这些方法较精确但费

3、时→寻找一种用其它物理量直观反应加速度大小的办法→由运动公式可知在相同时间内位移与加速度成正比。我们的实验就是由两个小车在相同时间内的位移来反映加速度大小跟力和质量的关系。2．实验装置实验彩必修本所述装置稍加改进。在图1中a、b、c三个位置加装光滑金属环以控制线绳位置不使脱落；另外通过环a第5页共5页将两绳合并在一起可直接用手操作，以避免铁夹操作的困难。这样虽然增大了阻力，但只需使木板稍前倾平衡摩擦力即可。木板侧面的的刻度用以读出位移大小。3．实验过程（1）加速度跟力的关系使用两个相同的小车，满足；在连小车的绳端分别挂一个钩码和两个钩码，使F1=F2。将二

4、小车拉至同一起点处，记下位置。放手后经一段时间使二小车同时停止，满足时间t相同。读出二小车的位移填入表1：第一次第二次m/kgF1/Ns/mF//Ns//m小车10.20.20.320.30.31小车20.20.20.10.150.10改变F重复实验，，，比较可得，在误差允许的范围内，F（2）加速度跟质量的关系将小车1加上0.2kg砝码，使m1=2m2；二小车前面绳端都挂一个钩码，使F1=F2。将二小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止，读出各小车位移记入表2：第一次第二次F/Nm/kgs/mm/kgs/m小车10.10.40.15小车20.10.2

5、0.31比较可得由得设问：1.实验原理是什么？采用何种科研方法？2.实验中要观察什么现象？记录哪些数据？3.根据数据分析得出什么结论？演示过程：取两个质量相同的小车,放在光滑水平板上,绳的另一端跨过定滑轮,各挂一个盘,盘里分别放着数目不等的砝码,使两个小车在拉力作用下做加速运动.拉力大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重量.小车质量和力的大小,可以通过增、减砝码来改变,车的后端也分剔系上绳,用一只夹子夹住两根细绳,用以同时控制两辆小车,使他们同时运动和停止.4．定律导出（1）由上述实验结果：F，可得出物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第

6、二定律的基本关系。写成数学表达式为或Fma（2）上式可写为等式F＝kma，式中k为比例常数。如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使k=1，则公式更为简单。在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N=1kg·m/s2。第5页共5页可见，如果都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F＝ma，这就是牛顿第二定律的数学公式。（3）当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表的是物体所受外力的合力。牛顿第二定律更一般的表述是：物体的加速

7、度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。数学公式是：。[问题情境]请同学们阅读教材后，回答以下几个问题：1．牛顿第二定律的内容是怎样表达的？　2．它的比例式如何表示，式中各符号表示什么？　　　3．式中各物理量的单位是什么，其中力的单位“牛顿”是怎样定义的？　　　　4．牛顿第二定律是我们研究物体受到一个力作用的情况，当物体受到多个力作用时，上述规律又将如何表述？　　[要点提炼]1．瞬时性．对于质量确定的物体，其加速度的大小和方向完全由物体受到的合外力的大小和方向决定．加速度和物体受到的合外力是瞬时对应关系，即_____

8、__________，______，_______________