竞赛教案（牛顿第二定律）

牛顿第二定律

一、教学目标

1.知识与技能

理解加速度与力和质量的关系；掌握牛顿第二定律，并能 够运用牛顿第二定律进行简单的计算。 2.过程与方法

通过控制变量实验法和归纳法将本节知识逐渐展示在学生面前。 3.情感、态度与价值观

培养学生对科学的兴趣；培养学生实验能力、分析总结能力和解决问题的能力。

二、重、难点

重点：牛顿第二定律。 难点：试验和总结定律的过程，以及对定律的理解。

三、资源与工具利用

多媒体设备。

四、教学过程

（一）、新课引入

牛顿第一定律告诉我们，物体不受外力，它将保持原来的运动状态。反过来说，物体受到外力作用，它的运动状态必将改变。这说明：力是物体运动状态改变的原因。例如：车在牵引力作用下，由静止开始运动；在受到制动力和其他阻力作用下，速度逐渐减小到停下来。 物体运动状态改变时，物体就具有加速度，所以力是使物体产生加速度的原因。 提问： 那么，在匀变速直线运动中，加速度的大小与哪些因素有关呢？ (二)、加速度的大小与哪些因素有关

1. 举例：在超市购物时，用手去推购物车，当我们用的力较小，购物车启动慢，速度变化就慢，加速度小；反之，加速度大。用同样的力推购物车时，当我们推的是空车时，购物车启动快，速度变化就快，加速度大；当我们在购物车中装满商品时，购物车启动慢，速度变化就慢，加速度小。 2.演示动画：人拉木块。

总结：加速度的大小与物体的质量和所受到的力有关。 （三）、加速度和力的关系：（控制质量不变）

1、实验装置：两辆质量相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力（分别为F1、F2,且F1=2F2）下做匀加速运动。 2、两点说明

a.砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。 b.用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。 3、实验方法：

A.挂不同数量的砝码，使两小车所受的拉力不同。

b.打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。

C.比较两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小. 结果: 所受拉力大的那辆小车，位移大 ４、分析推理：

由公式S=

1212S4sat得到在时间t一定时:S1=2s=a1t2,则a1=21=2

t22t122S22sat S2= s == 2,则a2=2t2t2两式可知：F1=2F2 , S1 =2S2 ， a1=2a2,即：加速度跟作用在物体上的力成正比。 ５、结论：对质量一定的物体，加速度跟作用在物体上的力成正比，即：a∝F （四）、加速度和质量的关系：（控制力不变）

1、实验装置：两辆质量不相同的小车（分别为M1、M2,且M2=2M1），放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮均挂数量相等的砝码，使两辆不同质量的小车在相同的拉力下做匀加速运动。 2、两点说明

a.砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。 b.用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。 3、实验方法：

a.不同质量的小车，使两小车所受的惯性不同。

b.打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。

C.比较两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小.

结果: 所受质量小的那辆小车，位移大 ４、分析推理：

由公式S=

1212S4sat得到在时间t一定时:S1=2s=a1t2,则a1=21=2

t22t122S2sa2t,则a2=22=2

t2t S2= s =

两式可知：M1=

1M2 , S1 =2S2 ， a1=2a2,即：加速度跟物体的质量成反比。 21 m５、结论：在相同外力作用下，物体的加速度与其质量成反比，即：a∝

F总结：a∝ m

引入常数k a=kFF统一成国际基本变形 a= F=ma 单位，k=1 mm（五）、牛顿第二运动定律 1、内容

物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟合外力的方向相同。 2、公式表示：F合=ma 3、对牛顿第二定律的理解 （１）F合=ma中力必须是合力。

（2）同体性：是指F合、m和a都是对于同一个物体而言的。

（3）矢量性：是指加速度和合外力都是矢量，加速度的方向取决于合外力的方向，牛顿第二定律公式是一个矢量式。

（4）瞬时性：是指加速度与合外力存在瞬时对应关系，无论物体所受合外力的大小和方向如何变化，物体运动的加速度大小和方向总与合外力同步变化。

（5）独立性：是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关。

4、用牛顿第二定律解题的一般步骤

（1）选对象； （2）分析力（画受力图）； （3）建坐标，分解力 （4）列方程； （5）解联立（联立方程，求解结果） 5、例题（课本例题）

[例题1] 吊车要在10 s内将地面上的货物吊到10 m高处，货物的质量是2.0×103 kg，假设货物被匀加速吊起，问吊车缆绳对货物的拉力是多少？

分析： 以货物为研究对象。货物匀加速向上运动，可判断货物受到的合力向上。由货物的运动状态和匀变速直线运动的规律，我们可以求出它的加速度。再对货物进行受力分析，如右图所示，货物受到两个力的作用：竖直向上的拉力F和竖直向下的重力G，应用牛顿第二定律即可解出拉力的大小。

12 解 由匀变速直线运动的位移公式 S=v0t+ at 及v0=0得

2 a=

2S2?1022

=m/s=0.20m/st2102由货物的受力分析，可知

F合＝F－G = ma

F＝G+ma=mg+ma=(2.0×103×9.8+2.0×103×0.20) N =2.0×104 N

（六）、课堂小结

1.控制变量法； 2.牛顿第二定律F合＝ma； 3.解题步骤方法 （七）、课外作业

课本P40—41 练习1—5 第2、3、4题