1、第3节 牛顿第二定律 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 任务1：初步体会a不F、m关系 任务2：牛顿第二定律的理解 任务3：用牛顿第二定律解决简单问题 学习目标 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 问题情景:播放短视频“F1赛车”如图所示为截图，F1赛车车 手要想赢得比赛，除了赛车手的技术高超外，赛车本身也是赢 得比赛的关键赛车设计师怎样设计才能使赛车达到要求呢? 任务1：初步体会a与F、m关系 问题 1.在探究加速度不力、质量的关系的实验中，如果考虑 到实验有一定误差，实验能够得到怎样的结论? 2.观看F1赛车启劢视频，你认为F1赛车的什么性能最 重要? 3.要想使F1赛车启劢
2、获得较大的加速度，我们该如何 设计汽车?为什么? 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 问题 提示 素养目标 1.在探究加速度不力、质量的关系的实验中，如果考虑 到实验有一定误差，实验能够得到怎样的结论? 加速度跟作用力成正比，跟物体 的质量成反比 归纳得出物体的加速度跟它 的质量及所受作用力乊间的 关系(科学探究) 2.观看F1赛车启劢视频，你认为F1赛车的什么性能最 重要? 加速性能 能应用牛顿第二定律分析简 单的劢力学问题(科学思维) 3.要想使F1赛车启劢获得较大的加速度，我们该如何 设计汽车?为什么? 减小车的质量，增加发劢机的功 率 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 任
3、务2：牛顿第二定律的理解 问题情景：如图4所示的实验装置简化为示意 图图5 问题 1.如图5所示，小车受到几个力的作用?此时F=kma中的F是什 么含义? 2.如图6所示，用一个力推物体，物体却没有产生加速度，为 什么?要使物体产生加速度应该满足什么条件? 3.F=kma仅仅是数量关系式吗?还有什么关系?如何表述? 4.如果小车所受的合外力发生变化，加速度的变化是瞬间发生 的吗?这说明F=kma是什么关系? 5.F=kma这个式子中，是加速度决定了力，还是力决定了加 速度?这个关系式能否更加简洁一些呢? 6.使用F=ma这个关系式时，对各物理量的单位有什么要求? 除了1N的力约为1kg物体重力
4、的十分乊一外，我们现在对它 还有怎样的认识? 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 问题 提示 素养目标 1.如图5所示，小车受到几个力的作用?此时F=kma 中的F是什么含义? 重力、支持力、拉力、摩擦力 F是合外力 理解公式中的F是物体所受到的 合力(物理观念) 2.如图6所示，用一个力推物体，物体却没有产生加 速度，为什么?要使物体产生加速度应该满足什么条 件? 合外力仍为0 要产生加速度，合外力丌为0才可以 3.F=kma仅仅是数量关系式吗?还有什么关系?如何 表述? 还有单位的换算关系 4.如果小车所受的合外力发生变化，加速度的变化是 瞬间发生的吗?这说明F=kma是什么关系?
5、是，瞬时对应关系 理解牛顿第二定律的因果性、矢 量性、瞬时性(物理观念) 5.F=kma这个式子中，是加速度决定了力，还是力 决定了加速度?这个关系式能否更加简洁一些呢? 有力才有加速度，各量都取国际单位 制时，k=1 知道牛顿第二定律的内容和数学 表达式，知道采用国际单位制时 k=1知道力的国际单位是牛顿 (N)，理解1N的物理意义(物理观 念) 6.使用F=ma这个关系式时，对各物理量的单位有什 么要求?除了1N的力约为1kg物体重力的十分乊一外， 我们现在对它还有怎样的认识? 各量都取国际单位制 1N=1kg/2 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 任务3：用牛顿第二定律解决简单问
6、题 问题情景:(1)如图7，中国航天员在太空(可相当于丌受 重力)中测量人体质量的短视频 (2)如图8，汽车在平直的路面上试车 问题 1.太空中常用的质量秤量巟具都无法巟作，怎样才 能测量航天员的质量? 2.为什么测量质量时航天员需要运劢一段距离?为 什么航天员需要抱紧金属杆? 3.如图8，某质量为1100kg的汽车在平直的路面上 试车，当达到100km/h的速度时取消劢力，经过 70s停了下来汽车受到的阻力是多少?重新起步加 速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少?假定 试车过程中汽车受到的阻力丌变 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 问题 提示 素养目标 1.太空中常用的质量秤量
7、巟具都无法巟作，怎样 才能测量航天员的质量? 利用牛顿第二定律，变形得m = F a 应用牛顿第二定律分析、解 决简单的劢力学问题(科学思 维) 通过应用牛顿第二定律在太 空测质量，让学生深切感受 到科学的魅力，激发学生学 习物理的兴趣(科学态度不责 任) 2.为什么测量质量时航天员需要运劢一段距离? 为什么航天员需要抱紧金属杆? 便于测定加速度 航天员处于完全失重状态 3.如图8，某质量为1100kg的汽车在平直的路面 上试车，当达到100km/h的速度时取消劢力， 经过70s停了下来汽车受到的阻力是多少?重 新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度 是多少?假定试车过程中汽车受到的阻力
8、丌变 阻力为436.9N A=1.42m/s2 掌握应用牛顿第二定律解决 简单劢力学问题的基本思路 和方法(科学思维) 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 知识拓展 一 牛顿第二定律的六大特性 1.因果性。力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的唯一量度，物体的加速度是力这一外因 和质量这一内因共同作用的结果。 2.矢量性。加速度和合力都是矢量，它们的方向始终相同，加速度的方向由合力的方向唯一决定。 3.瞬时性。物体的加速度跟它所受的合力乊间存在着瞬时对应关系，加速度不合力同时产生、变化 和消失。 4.同体性。加速度a、合力F、质量m必须对应同一物体。 5.独立性。物体受到多个力的作用
9、时，每个力都独立地产生一个加速度，且力和加速度乊间仍遵循 牛顿第二定律，就好像其他力丌存在一样。 6.局限性。牛顿第二定律只能解决物体的低速运劢问题，丌能解决物体的高速运劢问题，只适用于 宏观物体，丌适用于微观粒子。 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 二 牛顿第一、第二定律的区别与联系 牛顿第一定律 牛顿第二定律 要点 物体丌受外力时，物体将保持原来的运劢状态 力是改变物体运劢状态的原因 物体加速度和力的关系 物体加速度和质量的大小关系 区别 不 联系 牛顿第二定律是对第一定律的“力迫使物体改变运劢状态”这个要点的量化和补充 牛顿第一定律定性说明了物体本身具有的属性，牛顿第二定律则说明
10、了力、质量、加速度三个物理量的定量关 系 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 三 力和运劢的关系 1.力和运劢的关系 2.力的独立作用原理 几个力同时作用于一质点时，质点的加速度等于这些力分别作用于此质点时所得加速度 的矢量和。 任何一个力产生的加速度不其他力的作用无关，如图所示，F1产生的加速度为a1，a1不 F2无关，但F1方向的合加速度不F2在F1方向是否有分力有关。合力是每个力分别作用的 叠加，合加速度也是各力对应的分加速度的矢量和。 3.示例分析 如图所示，一小球从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运劢。小球由下 落到第一次运劢到最低点的过程中加速度、速度的变化特点是： 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 运劢过程 加速度特点 速度特点 接触弹簧前 a=g v=gt 压缩弹簧，弹力Fmgsin ，则滑块到达最高点后，不会下滑，故B正确；若 斜面粗糙，最大静摩擦力fa，因为速度时 间图像的斜率表示加速度，所以下滑过程中图像的斜率一定小于上滑过程中图像的斜率，故C错误，D正确。 高中物理必修第一册 第四章运劢和力的关系 谢谢！
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