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【創新設計】2014-2015高中物理 3.3 牛頓第二定律教學案 教科版必修1

'【創新設計】2014-2015高中物理 3.3 牛頓第二定律教學案 教科版必修1'
?3.3 牛頓第二定律 [目標定位] 1.知道牛頓第二定律的內容、表達式的確切含義.2.知道國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的. 3.了解單位制的構成及力學中三個基本物理量在國際單位制中的單位4.能應用牛頓第二定律解決簡單的動力學問題.一、牛頓第二定律1.內容:物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合力方向相同. 2.公式表示為F=ma,式中的F與a都是矢量,且它們在任何時刻方向都相同.3.力的單位N:如果一個力作用在1 kg的物體上,使物體產生的加速度為1_m/s2,則這個力的大小為1 N. 想一想:從牛頓第二定律可知,無論多么小的力都可以使物體產生加速度,可是,我們用力提一個很重的箱子,卻提不動它,這跟牛頓第二定律有無矛盾?為什么?答案 不矛盾 因為牛頓第二定律中的力是指合外力.我們用力提一個放在地面上很重的箱子時,沒有提動,箱子受到的合力F=0,故箱子的加速度為零,箱子仍保持不動,所以上述現象與牛頓第二定律并沒有矛盾.二、力學單位制1.基本單位:物理公式在確定物理量的數量關系的同時,也確定了物理量的單位關系.在物理學中,先選定幾個物理量的單位作為基本單位.2.導出單位:根據物理公式中其他物理量和這幾個物理量的關系,導出來的單位叫導出單位.3.單位制:基本單位和導出單位一起組成了單位制.4.在力學中,選定長度、質量和時間這三個物理量的單位作為基本單位.在國際單位制中,它們的單位分別是米、千克、秒. 想一想:若質量的單位用克,加速度的單位用厘米每二次方秒,那么力的單位是牛頓嗎?牛頓第二定律表達式中的系數k還是1嗎?答案 只有當質量的單位用千克,加速度的單位用米每二次方秒時,力的單位才是牛頓;此時牛頓第二定律表達式中的系數才是1.一、對牛頓第二定律的理解1.表達式:F=ma,式中各量都要用國際單位,F指合外力.2.對牛頓第二定律的理解(1)瞬時性:a與F同時產生,同時變化,同時消失,為瞬時對應關系.(2)矢量性:F=ma是矢量表達式,任一時刻a的方向均與合外力F的方向一致,當合外力方向變化時a的方向同時變化,即a與F的方向在任何時刻均相同.(3)同體性:公式F=ma中a、F、m都是針對同一物體而言的.(4)獨立性:當物體同時受到幾個力作用時,各個力都滿足F=ma,每個力都會產生一個加速度,這些加速度的矢量和即為物體具有的合加速度.故牛頓第二定律可表示為3.合外力、加速度、速度的關系(1)力與加速度為因果關系,但無先后關系,力是因,加速度是果.加速度與合外力方向總相同、大小與合外力成正比.(2)力與速度無因果關系:合外力與速度方向可以同向,可以反向.合外力與速度方向同向時,物體做加速運動,反向時物體做減速運動.(3)兩個加速度公式的區別a=是加速度的定義式,是比值法定義的物理量,a與v、Δv、Δt均無關;a=是加速度的決定式,它提示了產生加速度的原因及決定因素:加速度由其受到的合外力和質量決定.例1 下列對牛頓第二定律的理解正確的是(  )A.由F=ma可知,F與a成正比,m與a成反比B.牛頓第二定律說明當物體有加速度時,物體才受到外力的作用C.加速度的方向與合外力的方向一致D.當外力停止作用時,加速度隨之消失解析 F=ma說明力是產生加速度的原因,但不能說F與a成正比,也不能說m與a成反比,A錯誤;力是產生加速度的原因,所以是當物體受到外力時,物體才有的加速度,B錯誤;根據牛-省略部分-=0.25 m/s2.列車由靜止加速到v=180 km/h=50 m/s所用時間為t== s=200 s.此過程中列車的位移為x== m=5×103 m=5 km.答案 200 s 5 km借題發揮 應用物理公式計算前應先將各物理量的單位在同一單位制中統一,一般統一到國際單位.如果已知各物理量都是國際單位制中單位,所求量也一定是國際單位制中單位,故在計算式中不必一一寫出各物理量的單位,而只是在計算式的后面寫出所求量的單位就行.對牛頓第二定律的理解1.下列對牛頓第二定律的表達式F=ma及其變形公式的理解,正確的是(  )A.由F=ma可知,物體所受的合力與物體的質量成正比,與物體的加速度成反比B.由m=可知,物體的質量與其所受合力成正比,與其運動的加速度成反比C.由a=可知,物體的加速度與其所受合力成正比,與其質量成反比D.由m=可知,物體的質量可以通過測量它的加速度和它所受到的合力求出解析 a=是加速度的決定式,a與F成正比,與m成反比;F=ma說明力是產生加速度的原因,但不能說F與m成正比,與a成反比;m=中m與F、a皆無關.答案 CD2.靜止在光滑水平地面上的物體,受到一個水平拉力的作用,以下說法正確的是(  )A.當力剛開始作用的瞬間,物體立即獲得加速度,但速度仍為零B.當力剛開始作用的瞬間,物體同時獲得速度和加速度C.物體運動起來后,拉力變小時,物體一定減速D.物體運動起來后,拉力反向,物體的加速度立即反向解析 當力剛開始作用的瞬間,根據牛頓第二定律,物體立即獲得加速度,但速度仍為零,故A對,B錯;物體運動起來后,拉力變小時,加速度變小,速度仍然增大,故C錯;拉力反向,加速度也立即反向,故D對.答案 AD牛頓第二定律的簡單應用3.如圖333所示,靜止在水平地面上的小黃鴨質量m=20 kg,受到與水平面夾角為53°的斜向上的拉力,小黃鴨開始沿水平地面運動.若拉力F=100 N,小黃鴨與地面的動摩擦因數為0.2,求:圖333(1)把小黃鴨看做質點,作出其受力示意圖;(2)地面對小黃鴨的支持力;(3)小黃鴨運動的加速度的大?。?sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g=10 m/s2)解析 (1)如圖,小黃鴨受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用.(2)根據牛頓第二定律列出方程:豎直方向有:Fsin 53°-N=mg,解得N=mg-Fsin 53°=120 N,方向豎直向上.(3)受到的摩擦力為滑動摩擦力,所以f=μN=24 N根據牛頓第二定律得:Fcos 53°-f=ma,解得a=1.8 m/s2.答案 (1)如解析圖所示 (2)120 N (3)1.8 m/s2力學單位制的理解與應用4.關于力學單位制,下列說法正確的是(  )A.kg、m/s、N是導出單位B.kg、m、s是基本單位C.在國際單位制中,質量的單位可以是kg,也可以是gD.只有在國際單位制中,牛頓第二定律的表達式才是F=ma 解析 所謂導出單位,是利用物理公式和基本單位推導出來的,力學中的基本單位只有三個,即kg、m、s,其他單位都是由這三個基本單位推導出來的,如“牛頓”(N)是導出單位,即1 N=1 kg·m/s2(即F=ma),所以A項錯誤,B項正確;在國際單位制中,質量的單位只能是kg,C項錯誤;在牛頓第二定律的表達式中,F=ma(k=1)只有在所有物理量都采用國際單位制時才能成立,D項正確.答案 BD7
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3.3 物理 牛頓 高中 第二 定律 2015 教學 2014 必修
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