人教版高中物理必修一第四章第三节《牛顿第二定律》教学设计

基于核心素养下的《牛顿第二定律》的教学设计

教学目标：

1、掌握牛顿第二定律的内容和公式的现实含义

2、知道牛顿于加速度的关系

3、在生活中，懂得牛二分析一些生活常识

学习重点：

1、掌握牛顿定律的相关计算

2、理解牛顿第二定律的分析思维

学习难点：

在计算相关的计算是，对不同的物体进行不同的受力分析而分析出其运动状态。

新课导入：

上一节课我们进行了《实验：探究加速度与力、质量的关系》（该节课是牛顿第二定律的上一节课）的相关课程，现在我们可以知道a （加速度）和m（质量）成反比。也知道a和F（力）成正比。那么我们可以到这条式子F=Kma （k为一常数，使得m、a、F 在一定单位下成立）。那么条式子背后到底有什么奥秘呢？让我们进入到这一节课的学习。

教学基本内容：

由第一章的牛一定律知道，力是改变物体运动状态的原因。

那么物体改变运动改变原有运动转态最直观的就是加速度不为零。

由上一节实验课我们知道的是，F=kma

具体是：（控制变量法）

对m不变：F增大a增大

对F不变：m增大a减小

那么可以推到得到F=Kma （k为一常数，使得m、a、F 在一定单位下成立）

为了方便，可以让F 的单位为取N；m的单位取Kg ；a 的单位取m/s^2 从而得到K=1 而有了F=ma

探究牛顿定律第二定律的一些规律：

牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

因果性：“=”反应的是一种因果关系，在物理中“=”左边是原因，右边是结果，所以可以知道，F 是产生a 的原因，而不是先有了a而有F.

方向性：a 的方向和F 的方向是相同的（a矢量乘以m标量得到一个有个矢量F）,所以知道F （合外力）就知道a 的方向，知道a 的方向就可以知道F 的方向。

顺时性：a 是有F 决定的，在F 改变瞬间a 也跟着改变.同样的a改变了，也就反应了F 的变化。当不是F的变化是a决定的，而是a 反应了F 的变化。

相关考点：

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独立性：把合外力分解成多个分力，那么每个方向的分力Fn 都有一个同方向的，相对独立的a a的合成与合外力F 总的方向上的a相同。

相对性：对于不同的参考物（系）有不同的计算结果。V 和a是有参考才能反映出来的。

整体法与隔离法在牛顿定律中的应用

1．整体法：在研究物理问题时，在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以取一组物体（一组质点）为研究对象。这一组物体一般具有相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用，

这往往给解题带来很大方便。使解题过程简单明了。把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体，也可以把几个物理过程作为一个整体，采用整体法可以避免对整体内部进行繁琐的分析，常常使问题解答更简便、明了。运用整体法解题的基本步骤：①明确研究的系统或运动的全过程. ②画出系统的受力图和运动全过程的示意图. ③寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解

2．隔离法：把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法。可以把整个物体隔离成几个部分来处理，也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理，还可以对同一个物体，同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素，使事物的特征明显地显示出来，从而进行有效的处理。运用隔离法解题的基本步骤：①明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象.选择原则是：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少. ②将研究对象从系统中隔离出来；或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来. ③对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图. ④寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解.

3．整体和局部是相对统一的，相辅相成的。隔离法与整体法，不是相互对立的，一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成.所以，两种方法的取舍，并无绝对的界

限，必须具体分析，灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量（即中间未知量的出现，如非待求的力，非待求的中间状态或过程等）的出现为原则

例题的讲解：

典型例题：将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系图象，可能正确的是（）

解析：加速度，随着的减小，减小，但最后不等于0.加速度越小，速度减小得越慢，所以选C.

点评：物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向，只要有合外力都有加速度。一般情况下，合外力与速度无必然联系，当合外力与速度同向时，物体加速，反之减速。

反馈训练一：静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是（)

A、物体立即获得加速度和速度

B、物体立即获得加速度，但速度仍为零

C、物体立即获速度，但加速度仍为零

D、物体的加速度和速度均为零

典型例题：如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为θ.求人所受到的支持力和摩擦力。

解析：以人为研究对象，他站在减速上升的电梯上，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力F N，还受到水平方向的静摩擦力F f，由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左。人受力如图的示，建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平加速度a x和竖直加速度a y，如图所示，则：

a x=a cosθa y=a sinθ

由牛顿第二定律得：

F f=ma x mg-F N=ma y

求得F f＝

F N＝

点评：若物体的受力个数较多（3个或3个以上）一般采用正交分解，分解加速度而不分解力，此法一般是以某个力的方向为x 轴正方向。