4.3 牛顿第三定律教案
ID:72645 2021-12-12 1 3.00元 7页 1.26 MB
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4.3牛顿第三定律〖教材分析〗经过上一节的实验探究学习,归纳总结出了加速度和力成正比,与质量成反比的规律。这节通过牛顿第二定律的学习,从本质上揭示力与运动的关系。在学习过程中再次利用到正交分解法,为此我们总结出了一般的解题步骤。让学生学习更加的有方向,对牛顿第二定律的运用会更加的熟练。但是一定要注意公式具有瞬时性、独立性等特点。〖教学目标与核心素养〗物理观念:掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。科学思维:通过对上节课实验结论的总结,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,体会大师的做法与勇气。科学探究:培养学生的概括能力和分析推理能力。科学态度与责任:通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣。〖教学重点与难点〗重点:牛顿第二定律的特点。难点:1、牛顿第二定律的理解。2、理解K=1时,F=ma。〖教学方法〗小组合作学习为主,并辅以问题法、归纳法等〖教学准备〗多媒体课件。〖教学过程〗一、新课引入通过多媒体课件动图展示:赛车运动的过程。观看图可知道和我们平时看到的不一样。赛车质量小、动力大,容易在短时间内获得较大的速度,也就是说,赛车的加速度大。物体的加速度a与它所受的作用力F以及自身的质量m之间存 在什么样的定量关系呢?通过上节的探究实验,你找到了吗?二、新课教学(一)牛顿第二定律的表达式通过上节课的实验探究,实验结果表明,小车的加速度a与它所受的作用力F成正比,与它的质量m成反比。问题:对于任何物体都是这样的吗?如果我们多做几次类似的实验,每次实验的点都可以拟合成直线,而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点,那么,实际规律很可能就是这样的。舍弃一些点,这样也可以得到比较准确的实验图像。经过长期的观察和归纳,牛顿总结出了第二定律:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。公式:或者F=kmak是一个比例系数,没有单位。与我们平时所讲的多少倍的关系类似。由于物体不可能只受一个力,所以F是物体的合力。思考与讨论:取质量的单位是千克(kg),加速度的单位是米每二次方妙(m/s2),根据上述牛顿第二定律加速度与力、质量的关系,我们应该怎样确定力的单位?物理量不但有大小还有单位。物体的公式和数学的公式是有很大的区别的,物理公式不单表示各量之间的大小关系,还表示他们单位之间的关系,有时候还表示方向关系。F合=kma,由于k是一个比例系数,没有单位。所以力F的单位取决于质量m和加速度a。F合=kg.m/s2 我们用牛顿(N)来表示力的单位,即有1N=kg.m/s2。(二)力的单位在质量的单位去千克(kg),加速度的单位取米每二次方秒(m/s2),力的单位去牛顿(N),那么牛顿第二定律就可以简化为:F指的是物体所受的合力F合=mam为物体的质量a是物体的加速度,注意方向对牛二定律的理解①矢量关系:加速度的方向与合力的方向相同。因为在公式中力和加速度是矢量,质量是标量。力是产生加速度的原因,所以只有矢量的方向才能是相同,这样加速度的方向一定是与力的方向相同。②同体关系:F、m、a各量必须对应同一个物体。我都是对物体(整体法或分离法)进行受力分析之后,才进行运动分析。这两者的对象一致,才有意义。③瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变,a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。例题1:某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。分析:由于路面水平,汽车在竖直方向受到的重力与地面的支持力大小相等、方向相反,合力为0、所以只需要考虑汽车在水平方向的运动。在水平方向,只有牵引力和阻力,使汽车产生加速度的力是这两个力的合力。竖直方向合力为0,F牵和F阻的合力产生加速度a,用牛二定律F=ma可求。而加速度a又可以求解。联立方程即可。解:正常行驶, 关闭发动机,由于F合=F阻,所以F阻=ma①②联立①②求得F阻=-437N,负号表示阻力方向与汽车前进方向相反。重新起步,①又因为F合=ma②联立①②代入数据得:a=1.42m/s2做题目要有一定的解题步骤。(1)确定研究对象,构建模型:(2)对这个物体进行受力分析:顺序是:重力(mg)→支持力(弹力FN)→其它→摩擦力(Ff)(3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式(4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合水平或竖直方向:F合=运动方向的力-反向的力建立坐标系:x、y轴:F合=运动方向的力-反向的力(5)根据牛顿第二定律列方程F合=ma(6)画运动草图,应用运动学公式速度公式:vt=vo+at位移公式:求未知导出公式:vt2-v02=2ax 我们按解题步骤再来看一道题。例题2:某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球,在:列车以某一加速度渐渐启动的过程中,细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止,通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中,悬线与竖直方向的夹角为θ,求列车的加速度。分析列车在加速行驶的过程中,小球始终与列车保持相对静止状态,所以,小球的加速度与列车的加速度相同。解:方法1利用合成法。方法2(1)确定研究对象,构建模型:(小球)(2)对这个物体进行受力分析①放在水平面上竖直向下的重力mg;②斜向上的拉力FT。(3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式(4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合物体向右加速运动;所以在竖直方向没有发生位移,没有加速度,所以重力mg和Fy大小相等、方向相反,彼此平衡。mg=Fy=FTcosθ物体在水平方向加速运动,所以有:F合=运动方向的力-反向的力=0-T1F合=T1=Tsinθ(5)根据牛顿第二定律列方程F合=maTsinθ=ma联立求得小球的加速度aa=gtanθ运用步骤解题思路清晰,快捷。再来看一道课后的练习。课后练习5:水平路面上质量是30kg的手推车,在受到60N的水平推力时做加速度为1.5m/s2的匀加速运动。如果撮去推力,车的加速度是多少?解:(1)确定研究对象,构建模型:(2)对这个物体进行受力分析①放在水平面上竖直向下的重力mg;②地面对车向上的支持力FN。 ③水平向右的推力F推;④摩擦力Ff。(3)正交分解:建立直角坐标系转化为四力的模式(4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合物体向右加速运动;所以在竖直方向没有发生位移,没有加速度,所以重力mg和FN大小相等、方向相反,彼此平衡。mg=FN物体在水平方向加速运动,所以有:F合=运动方向的力-反向的力=F推-Ff(5)根据牛顿第二定律列方程F合=maF推-Ff=ma1代入数据得:Ff=15N同理撤去推力后:F合=运动方向的力-反向的力=0-Ff-Ff=ma2代入数据得a=-0.5m/s2,负号表示与运动方向相反。科学漫步:用动力学方法测质量(阅读)〖板书设计〗4.3牛顿第三定律物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。F指的是物体所受的合力F合=mam为物体的质量a是物体的加速度,注意方向单位:N①矢量关系:速度的方向与合力的方向相同②同体关系:F、m、a各量必须对应同一个物体③瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变,a 的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系;有力即有加速度;合外力消失,加速度立刻消失;所以加速度与力一样,可以突变,而速度是无法突变的。〖教学反思〗1、本节课对牛顿第二定律的理解和应用是重点,知识这个公式看起来很简单,所以学生可能会产生轻视的心理,公式并不难,难的地方在于求合力的过程,难在于怎么结合前面学习过的运动学公式来求解加速度,所以教学过程中注意示范引导和拓展。2、本节课的两道例题都是牛顿定律的应用,只是没有体现出强化应用受力分析,特别是正交分解法,所以要对比使用正交分解法和合成法来解题对比。为此我针对正交分解法制定了相应的解题步骤。
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