牛顿第二定律的

牛顿第二定律的（精选9篇）

牛顿第二定律的 篇1

《牛顿第二定律》教学设计

福建省石狮市石光中学 刘一农

一、学习任务分析

1．教材的地位和作用

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。

2．学习的主要任务

本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。

3．教学重点和难点

重点：①知道决定物体加速度的因素。

②加速度与力和质量的关系的探究过程。

教学难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

二、学习者情况分析

在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动；具备一定的计算机操作能力，会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。

三、教学目标分析

根据上述对学习任务和学习者情况的分析，确定本节课教学目标如下：

1．知识与技能目标

①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

②培养学生获取知识和设计实验的能力。

2．过程与方法目标

在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

3．情感、态度、价值观目标

①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神；

②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

四、教材处理与教学策略

在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：探究加速度与力、质量的关系；第二学时主要的任务是：建立牛顿第二定律并进行初步的应用。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：

1．自主学习与合作探究

改演示实验为学生分组探究实验。让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时做出相应的调整。小组（4～6人一组），小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。

教师的策略是宏观调控整体教学进度，微观放活学生局部学习进程，让学生的学习有组织、有步骤地进行。

2．现代教学手段与启发式

在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性；同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据，能有效地提高学习效率。

五、教学器材

教学设备：多媒体教室、课件。

学生分组实验器材（探究包）：气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器，滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。

六、教学过程设计

（一）创设情景、引入新课

视频展示：刘翔在雅典奥运会夺金的情景。

教师：在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里？

预测学生讨论后得出的结论可能是：___________________________。

质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。

说明通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。

（二）提出猜想

教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。（同时教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发。）

附图片内容如下：

★为何体操，跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小？

★从防止发生交通事故的角度考虑，说一说反超载的道理？

★F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一，这样做有什么好处？

★神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞？

预测学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）

1．与物体受到的外力的关系：

①与物体受到的外力有关；例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。

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2．与物体质量的关系：

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。

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3．与物体运动的速度的关系：

①与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

②与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式加速度与速度的大小无关。

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可知，引导学生总结得出猜想：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

引导学生深入探究：与和的定量关系。

（三）探究a与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究

预测学生的分析可能如下：

分两步进行研究：

①保持研究对象的质量

一定时，研究加速度

②保持研究对象受到的合外力

与、的定量关系呢？

和合外力的关系； 的关系。

一定时，研究加速度和质量

然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出与、三者之间存在的关系。

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教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

教师巡视给予必要的指导。

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选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

预测学生设计的实验方案可能是：

方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量与小桶中砝码的总重力

当作小车受到的拉力，测出小桶的质量与小桶中砝码，把小桶，由，从打点计时器打出的纸带上测量并算出计算出小车的加速度。

方案二：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量小桶与小桶中砝码的总重力

当作滑块受到的拉力，把，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度、，以及这一过程所用的时间t，再通过公式算出滑块的加速度。

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说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力

当作研究对象受到的拉力、这是有条件的，即<<。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

3．进行实验探究和数据处理

①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

师生共同确定用“方案二”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

说明“方案二”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。

②介绍并演示CAI课件的功能

Ⅰ．数据计算：将测出、、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度，将输入计算机后将自动算出合外力；Ⅱ．自动描点连线制图的功能；Ⅲ．通过网络可达到数据共享。

③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接入校园网）。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④调用多组学生的实验数据，让学生分析

与、与的定量关系。成正比）。

初步得出：与F成正比，与成反比（与1/

⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。

师生共同得出结论：与成正比、与成反比。

说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中与的关系可转变为与1/的关系来做图。

（四）回顾总结深化认识

学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，提出自己在学习中存在的疑问。

教师答疑，深化知识。

七、教学流程图：

附：图中符号说明

八、本设计主要特点：

本节课教学设计注重学生学习过程的亲身体验，体现了“做中学”和“关注学生能力发展”的教学思想。其主要特点是：

1．本节课把牛顿第二定律分为两个课时，改演示实验为学生分组探究实验，让学生有较充分的时间进行实验探究，有利于培养学生的能力。

2．利用CAI课件和网络来处理实验数据，能节约时间，提高学习效率；同时在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，有利于调动学生学习的积极性。

3．在学法上突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探索，引导分析总结等以学生为主体的特点。尤其关注课堂教学过程中学生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。

本节课教学设计内容充实，在实验操作能力分析归纳能力层面上对学生要求较高，课堂中学生出现的不确定因素也较多，要求教师要有较高的驾御课堂能力。

牛顿第二定律的 篇2

中学物理课本中牛顿第二定律表述为: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, 即F合=ma.显然这是对单一物体而言的, 而在实际解题时, 往往遇到系统内有多个物体的情况, 这时常规的处理方法是——隔离法.隔离法虽然思路清晰、学生易掌握, 但需要对系统中各物体进行分析, 再列方程, 从而造成解题过程繁琐、拖沓.如果不求系统内物体间的相互作用力, 仅求外界对系统的作用力或系统内某个物体的加速度, 那么, 我们就可以在理论上稍作补充, 应用系统牛顿第二定律来解题.

一、系统牛顿第二定律的推导

若系统由n个物体组成, 每个物体的质量分别为: m1、m2、m3、…、mn, 每个物体受到系统外力分别为:F1、F2、F3、… 、Fn, 每个物体受到系统内力分别为: F21、F31、F41、…、Fn1, F12F32、F42、…、Fn2, …, F1n、F2n、F3n、…、F (n-1) n, 由牛顿第二定律得:

对于m1:F1+F21+F31+…+Fn1=m1a1;

对于m2:F2+F12+F32+…+Fn2=m2a2;

对于m3:F3+F13+F23+…+Fn3=m3a3;

…

对于mn:Fn+F1n+F2n+…+F (n-1) n=mnan.

又由牛顿第三定律知:F21=-F12、F31=-F13、F41=-F14、…、Fni=-Fin, 则以上各式相加得:

F1+F2+F3+…+Fn=m1a1+m2a2+m3a3+…+mnan.即∑F外$={\displaystyle \sum _{i=1}^{n}m}{}_{i}a{}_i$. 可见, 系统牛顿第二定律可表述为:系统所受的外力的矢量和等于系统各物体的质量与加速度乘积的矢量和.

二、系统牛顿第二定律的应用

1.受力在同一直线上时, 求系统所受的外力

例1 如图1所示, 一个箱子放在水平地面上, 箱内有一固定的竖直杆, 箱和杆的总质量为M =10 kg , 木箱中的立杆上套着一个质量为m=3 kg 的小环, 给环一个向上的初速度, 由于摩擦, 环沿杆向上以大小为a=15 m/s2 的加速度做匀减速运动, 在环向上运动的过程中, 箱子对水平地面的压力为多大? (g=10 m/s2)

解析:以箱、杆和环整体为研究对象, 根据系统牛顿第二定律知: (M + m ) g -FN=M×0+ma, 代入数据得:FN= 85 N ;再依牛顿第三定律知:箱子对水平地面的压力F′N与水平地面对箱子的支持力大小相等, 即:F′N=85 N .

2.受力在同一直线上时, 求系统内某个物体的加速度

例2 质量为M的机车拉着质量为m的车厢在平直轨道上以加速度a做匀加速运动.某时刻车厢与机车脱钩, 此后机车以加速度a1继续做匀加速运动 (牵引力不变) , 求脱钩后车厢的加速度?

解析:以机车与车厢为研究对象, 脱钩前后, 系统受到的合外力未变 (变化的只是系统的内力) .以机车的加速度方向为正方向, 设车厢脱钩后的加速度为a2, 系统所受的合外力为F, 由系统牛顿第二定律知:

脱钩前 F= (M + m) a (1)

脱钩后 F=Ma1+ma2 (2)

解 (1) 、 (2) 两式子得:

$a{}_2=\frac{({\rm M}+m)a-{\rm M}a{}_1}{m}.$

3.受力不在同一直线上时, 求系统所受的外力

例3 如图2所示, 一质量为M 的楔形木块放在水平地面上, 两底角分别为α、β, A、B是两个位于斜面上质量均为m的木块 .已知两木块在斜面上分别以a1、a2的加速度下滑, 如果楔形木块静止不动, 求地面对楔形木块的支持力和摩擦力分别为多少?

解析:以楔形木块及A、B为研究对象, 系统受到竖直向下的重力 (M + 2m) g, 地面对系统的支持力FN, 地面对系统的摩擦力Ff, 建立正交坐标系如图3所示.由系统牛顿第二定律分量式知:

在y轴方向: (M+2m) g-FN=ma1y+ma2y , 所以FN= (M+2m) g-m (a1sinα+a2sinβ)

在x轴方向:Ff=m (-a1x) +ma2x, 所以Ff=m (-a1cosα) +ma2cosβ=m (a2cosβ-a1cosα) .

讨论: (1) 当a2cosβ>a1cosα时, Ff的方向与x轴正方向相同;

(2) 当a2cosβ<a1cosα时, Ff的方向与x轴正方向相反;

(3) 当a2cosβ=a1cosa时, Ff= 0 .

4.受力不在同一直线上时, 求系统内某个物体的加速度

例4 质量为M , 长度为L的木板放在光滑的斜面上, 斜面的倾角为θ, 如图4所示.

(1) 为使木板静止在斜面上, 质量为m的人应在板上以多大的加速度向何方跑动?

(2) 若使人与地面保持相对静止, 人在木板上跑动时, 求木板的加速度?

解析:以m和M 为研究对象, 系统受重力 (M+m ) g , 斜面对系统的支持力FN, 建立正交坐标系如图5所示.由系统牛顿第二定律分量式知:

(1) 木板静止在斜面上

在x轴方向:

(M +m) gsinθ=ma+M×0

解得:$a=\frac{{\rm M}+m}{m}g\sin \theta$, 沿斜面向下.

(2) 人与地面保持相对静止

在x轴方向:

(M + m) gsinθ=m×0+M×a′

解得:$a^{\prime }=\frac{{\rm M}+m}{{\rm M}}g\sin \theta$, 沿斜面向上.

三、几点说明

应用系统牛顿第二定律解题, 要抓住以下几点:

1.分析系统受到的外力, 不需顾及内力分析;

2.分析系统内各物体的加速度的大小和方向;

3.当遇到受力不在同一直线上时, 往往要建立直角坐标系, 再利用其分量式列方程;

4.解答综合问题时, 往往要对牛顿第二定律进行整体法和隔离法的交替使用.

综上分析, 系统牛顿第二定律解题比常规的隔离法解题, 有无比的优越性.这样做, 既拓展了解题思路, 又起到了事半功倍的成效, 希望同学们不妨一试.

练习

1.如图6所示, 一弹簧秤上放置一烧杯, 杯中盛满水, 烧杯和水的总质量为M , 烧杯底部系一细绳, 上端连接一质量为m的木球, 某时刻连接着木球的绳断开, 木球加速上升的过程中弹簧秤的示数为 F ( )

(A) F> (M +m) g

(B) F< (M+m) g

(C) F= (M+m) g

(D) 无法确定

2.如图7所示, 一质量为m小猫, 跳起来抓住悬在天花板上质量为M 的竖直木杆, 当小猫

抓住木杆的瞬间, 悬挂木杆的绳子断了, 设木杆足够长, 由于小猫不断地向上爬, 可使小猫离地的高度保持不变, 则木杆下落的加速度为多大?

3.如图8所示, 质量为M=24 kg的楔形木块, 其倾角θ=37°, 另一边与地面垂直, 顶端固定一定滑轮, 一柔软的细线跨过定滑轮, 两端分别系在物块A和 B 上, 已知mA=5 kg, mB=1 kg, 由静止释放B , 则A 沿斜面下滑从而带动B 沿竖直方向上升, 斜面及滑轮的摩擦均不计.求地面对楔形木块的支持力和摩擦力为多大?

参考答案:

$1.(\text{B})2.a=\frac{({\rm M}+m)g}{{\rm M}}3.(1)F{}_{{\rm N}}=293.3{\rm N}(2)F{}_f=13.3\text{Ν}$

牛顿第二定律的整体运用 篇3

1．若系统内各物体的加速度[a]相同 ，则有[F=][(m1+m2+…+mn)a]

2．若系统内各物体的加速度不相同，设分别为[a1、a2…an]，则有

[F=m1a1+m2 a2+…+mnan] （矢量和）

若将各物体的加速度正交分解，则牛顿第二定律应用于整体的表达式为

[Fx=m1a1x+m2a2x+…+mnanx]

[Fy=m1a1y+m2a2y+…+mnany]

例1质量为[m=55kg]的人站在井下一质量为[M=15kg]的吊台上，利用如图1所示的装置用力拉绳，将吊台和自已以向上[a=]0.2m/s2的加速度提升起来，不计绳质量和绳与定滑轮间的摩擦，[g]取10m/s2，求人对绳的拉力[F].

解析对人与吊台整体受力如图1所示，由于吊台与人的加速度相同，由牛顿第二定律有 [2F-(M+m)g=(M+m)a]，解得[F=350N].

点拨人与吊台间存在相互的作用力，但题目又不需要求出此力. 若单独以人或吊台为研究对象，就要考虑此力；若以人和吊台组成的整体为研究对象，此力即为整体的内力，可以不予考虑.

例2如图2所示，水平地面上有一倾角为[θ]质量为[M]的斜面体，斜面体上有一质量为[m]的物块以加速度[a]沿斜面匀加速下滑，此过程中斜面体没有动，求地面对斜面体的支持力[N]与摩擦力[f]的大小.

解析将物块的加速度[a]沿水平方向与竖直方向分解，对物块与斜面体整体，在竖直方向上应用牛顿第二定律，有 [(M+m)g-N=masinθ]

则[N=(M+m)g-masinθ]

在水平方向上有 [f=macosθ]

点拨虽然物体运动状态不一样，但也可用到整体法. 斜面体没有加速度，物块的加速度[a]是沿斜面方向的，将[a]沿水平方向与竖直方向进行分解.

例3如图3所示，用细线将一质量为[M]的金属块与一质量为[m]的木块连接在一起浸入水中，开始时木块的上表面刚好与水面平齐，它们一起以加速度[a]匀加速下沉，一段时间后细线断了，此时金属块向下运动的加速度大小为[a1]，求此时木块的加速度[a2].

解析木块与金属块均受到重力与水的浮力作用，它们受到的重力与浮力的合力[F合]由牛顿第二定律有[F合=(M+m)a]， 在细线断的前后，由于它们受到的重力与浮力均没有变化，故线断后整体受到的合力仍为[F合=(M+m)a]，方向向下. 由于线断后金属块的加速度[a1]的方向向下，但木块的加速度[a2]的方向向上. 选取向下为正方向，对金属块与木块整体，由牛顿第二定律有：[(M+m)a=Ma1-ma2]

故[a2=M(a1-a)-mam].

点拨若将金属块与木块视为一个整体，线上的张力只是内力，整体应用牛顿第二定律时可以不考虑. 本题中线断只是线上的张力消失，但金属块与木块在线断前后受到的重力与浮力均没有变化，故在线断前后整体的合外力并没有发生变化.

例4如图4所示，轻杆的两端分别固定两个质量均为[m]的小球[A、B]，轻杆可以绕距[A]端[13]杆长处的固定转轴[O]无摩擦地转动. 若轻杆自水平状态从静止开始自由绕[O]轴转到竖直状态时，求转轴[O]对杆的作用力.

解析设杆长为[L]，杆转到竖直状态时两球的速度大小分别为[vA、vB ]，设此时转轴[O]对杆的作用力为[F]. 对[A、B]两球及轻杆组成的系统在此过程中机械能守恒有：[mg23L-][mg13L=12mv2A+12mv2B]

由于[A、B]两球在转动过程中任一时刻的角速度相等，其线速度大小与转动半径成正比，则[vAvB=12]

杆在竖直状态时，A球的向心加速度为[aA=v2A13L]

B球的向心加速度为[aB=v2B23L]

取竖直向下为正方向，对[A、B]两球及轻杆组成的整体，由牛顿第二定律，得[2mg+F=maA-maB]

解得[F=-125mg]，负号表示[F]方向竖直向上.

点拨杆转到竖直状态时，两球与杆间的相互作用力应在竖直方向上，故两球无水平方向上的加速度. 此时的向心加速度分别为两球的合加速度.

牛顿第二定律教案 篇4

1.创设情境，导入新课

利用多媒体播放视频：刘翔110米栏夺金情景。

参照画面，提问：决赛时，刘翔将自己身上手表、项链等东西都摘了下来，穿上最轻的跑鞋，这样做有何原因？

结论：质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。

视频展示生活中的实例，创设物理情境，更能激发学生的学习兴趣，让学生集中注意力。

2.大胆提问，进行推理

提问：与物体加速度相关的因素有哪些？引导学生去分析和思考。让学生发表自己的意见。

3.设置生活情景，分析各种关系

（1）与物体所受外力的`关系

①与物体受到的外力有关。例如，骑自行车用力刹车时，用的力越大，车越容易停下来，即阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②与物体受到的外力无关。例如，用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③与物体受到的合外力有关。例如，用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，所受合外力为零，因此加速度也为零。

（2）与物体质量的关系

与物体的质量有关。例如，人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度较大。

（3）与运动速度的关系

二、“牛顿第二定律”教学中的实验安排

组织学生以小组为单位设计研究方案。包含实验器材的选用、操作流程、数据计算和采集等。学生设计实验方案要严谨而规整，教师可以就每一组不同情况作针对性指导。择优选取代表性设计方案，并派代表上台介绍设计思路并进行演示，组织全班学生讨论，互相启发，互相补充，集思广益，完善方案。

1.小车运动典型案例

器材：小车；纸带；电火花打点计时器；细线；刻度尺；钩码；小桶；长木板；砝码；天平；垫木。

目的：研究小车运动状态，分析原因。

3.特殊说明

牛顿第二定律的教案示例(之二) 篇5

一、教学目标1．物理知识方面的要求：掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；理解公式中各物理量的意义及相互关系；知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．2．以实验为基础，通过观察、测量、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．培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力．3．渗透物理学研究方法的教育．实验采用控制变量的方法对物体的a、F、m三个物理量进行研究；运用列表法处理数据，使学生知道结论是如何得出的；认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法．

二、重点、难点分析1．本节的重点内容是做好演示实验．让学生观察并读取数据，从而有说服力地归纳出a与F和m的关系，即可顺理成章地得出牛顿第二定律的基本关系式．因此，熟练且准确地操作实验就是本课的关键点．同时，也只有讲清实验装置、原理和圆满地完成实验才能使学生体会到物理学研究的方法，才能达到掌握方法、提高素质的目标．2．牛顿第二定律的数学表达式简单完美，记住并不难．但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互关联；牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景，对学生来说是较困难的．这一难点在本课中可通过定律的辨析和有针对性的巩固练习加以深化和突破，另外，还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解．

三、教具小车、本板、滑轮、钩码、投影仪．

四、主要教学过程引入新课由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因．而物体运动状态的改变是物体运动速度发生变化，即加速度不为零．因而力又是产生加速度的原因，加速度与力有关．由牛顿第一定律还可知：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，这种性质叫惯性．而质量是物体惯性大小的量度，因而加速度跟质量有关．那么物体运动的加速度跟物体质量及受力之间存在什么样的关系？我们通过实验来探求．教学过程设计1．实验设计启发学生按如下思路得出实验方法：对于一个物体，不受力时加速度为零→受力后加速度不为零→受力越大则加速度越大．用同样的力作用于不同物体→质量小的易被拉动→质量越小加速度越大．就是说，在研究三个变量的关系时，要使其中一个量不变，即控制变量的方法．启发学生按如下思路得出实验原理：测定物体加速度的方法有多种，如利用打点计时器、分析纸带等，这些方法较精确但费时→寻找一种用其它物理量直观反应加速度大小的办法→由运动学公式可知在相同时间内位移与加速度成正比，我们的实验就是由两个小车在相同时间内的位移来反映加速度大小跟力和质量的关系．实验装置实验采用原必修本所述装置稍加改进．在图1中a、b、c三个位置加装光滑金属环以控制线绳位置不使脱落；另外通过环a将两绳合并在一起可直接用手操作，以避免铁夹操作的困难．这样虽然增大了阻力，但只需使木板稍前倾平衡摩擦力即可．木板侧面的刻度用以读出位移大小．3．实验过程加速度跟力的关系使用两个相同的小车，满足m1=m2；在连小车前的绳端分别挂一个钩码和两个钩码，使F1=F2．将二小车拉至同一起点处，记下位置．放手后经一段时间使二小车同时停止，满足时间t相同．读出二小车的位移填入表1：表1改变F重复实验，比较可得，在误差允许的范围内，a∝F．加速度跟质量的关系将小车1上加0.2kg砝码，使m1=2m2；二小车前面绳端都挂一个钩码，使F1=F2．将二小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止，读出各小车位移记入表2：表24．定律导出速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第二定律的基本关上式可写为等式F=kma，式中k为比例常数．如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使k=1，则公式更为简单．在国际单位制中，力的单位是牛顿．牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，即1N=1kg·m/s2．可见，如果都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F=ma，这就是牛顿第二定律的数学公式．当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F代表的是物体所受外力的合力．牛顿第二定律更一般的表述是：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．数学公式是：F合=ma．5．定律的理解牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的，但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况，以及应用于变力作用的某一瞬时．还应注意到定律表述的最后一句话，即加速度与合外力的方向关系，就是说，定律具有矢量性、瞬时性和独立性，所以掌握牛顿第二定律还要注意以下几点：定律中各物理量的意义及关系F合是物体所受的合外力，m是研究对象的质量，如果研究对象是几个物体，则m为几个物体的质量和．a为研究对象在合力F合作用下产生的加速度；a与F合的方向一致．定律的物理意义从定律可看到：一物体所受合外力恒定时，加速度也恒定不变，物体做匀变速直线运动；合外力随时间改变时，加速度也随时间改变；合外力为零时，加速度也为零，物体就处于静止或匀速直线运动状态．牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系．6．巩固练习从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度．可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？答：没有矛盾，由公式F=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力．现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零．由受力分析可知F＋N-mg=0．对一个静止的物体施加一个力，物体一定做加速运动，对吗？答：略．理由同上．下面哪些说法不对？为什么？A．物体所受合外力越大，加速度越大．B．物体所受合外力越大，速度越大．c．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小．D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用．答：B、c、D说法不对．根据牛顿第二定律，物体受的合外力决定了物体的加速度．而加速度大小和速度大小无关．所以，B说法错误．物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致．当合外力减小但方向不变时，加速度减小但方向也不变，所以物体仍然做加速运动，速度增加．c说法错误．加速度是矢量，其方向与合外力方向一致．加速度大小不变，若方向发生变化时，合外力方向必然变化．D说法错．课堂小结1．这节课以实验为依据，采用控制变量的方法进行研究．这一方法今后在电学、热学的研究中还要用到．我们根据已掌握的知识设计实验、探索规律是物体研究的重要方法．2．定义力的单位“牛顿”使得k=1，得到牛顿第二定律的简单形式F=ma．使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义．3．牛顿第二定律概括了运动和力的关系．物体所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力为零，加速度为零．即合外力决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况．因此，牛顿第二定律是把前两章力和物体的运动构成一个整体，其中的纽带就是加速度．

牛顿第二定律 与09高考 篇6

A.物块先向左运动，再向右运动

B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动

C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动

D.木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零

2.水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则

A.F先减小后增大B.F一直增大

C.F的功率减小D.F的功率不变

3.两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4s时间

内的v-t图象如图所示。若仅在两物体之间存在相互作

用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为

1和0.30sB．3

31C．和0.28sD．3和0.28s 3A．和0.30s

4.某物体运动的速度图像如图1，根据图像可知

A.0-2s内的加速度为1m/s2B.0-5s内的位移为10m

C.第1s末与第3s末的速度方向相同D.第1s末与

第5s末加速度方向相同

5.某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至

电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图5所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）

6.两刚性球a和b的质量分别为ma和mb、直径分别为da个db(da>db)。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分

别为f1和f2，筒底所受的压力大小为F．已知重力加速度大小为g。若所以接触都是

光滑的，则

A．Fmambgf1f2B．Fmambgf1f

2Fmambgf1f2D．magFmambg,f1f2 C．mag

7．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定

律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿（）

（A）接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想

（B）根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fm的结论

（C）根据Fm和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fm1m2

（D）根据大量实验数据得出了比例系数G的大小

8．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是（）

mgtan

mgC．FN tanA．FB．F＝mgtan0D．FN=mgtan0

9.某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力，x表示物体的位移）四个选项中正确的是（）

v

t/s ．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为。若滑块图乙与斜面之间的最大静摩擦力合滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则

图甲 10.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是

A.顾客始终受到三个力的作用 B.顾客始终处于超重状态

C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下

D.顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下

11．建筑工人用图2所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0．500m／s的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取lOm／s。)A．510 NB．490 NC．890 ND．910 N12用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁

上，已知绳能承受的最大张力为10N，为使绳不断裂，画框上两个

挂钉的间距最大为（g取10m/s）22

A

．mB

．m 22

1mD

2C．

13图所示，以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，绿灯

还有2 s将熄灭，此时汽车距离停车线18m。该车加速时

最大加速度大小为2m/s，减速时最大加速度大小为

25m/2s。此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s，下列说法中正确的有

A．如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线

B．如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速

C．如果立即做匀减速运动，在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线

D．如果距停车线5m处减速，汽车能停在停车线处

14某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

实验步骤如下：

①

②

③

④ ⑤ 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m； 用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2； 将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1 重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值； 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos；

⑥ 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-cos关系曲线。

（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：

① 斜面倾角的余弦cos=；滑块通过光电门时的速度v=；

② 滑块运动时的加速度a=；滑块运动时所受到的摩擦阻力f=；

16．（6分）如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。

（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。（如图所示）。

②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）

（B）导轨保持了水平状态

（D）所用小车的质量太大（A）小车与轨道之间存在摩擦（C）所挂钩码的总质量太大

17．（12分）如图（a），质量m＝1kg的物体沿倾角＝37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求：

（1）物体与斜面间的动摩擦因数；（2）比例系数k。

（sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2）

18冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意如图。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为1=0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至2=0.004.在某次比赛中，运动员使冰壶C在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦

－1

冰面的长度应为多少？（g取10m/s）

19.（14分）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主

火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员

与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂

一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g

吊椅一起正以加速度a1m/s上升时，试求

（1）运动员竖直向下拉绳的力；

（2）运动员对吊椅的压力。

20.（15分）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2㎏，动力系统提供的恒定升力F =28 N。

试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s。

（1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小；

（2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；

（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。

浅谈牛顿第二定律的“五个方面” 篇7

一、矢量性

公式F=ma是矢量式, a的方向始终与F的方向相同, 当F的方向发生变化时, a的方向也同时改变且与F的方向保持一致。

二、瞬时性

牛顿第二定律表明a与F是瞬时对应关系, a为某个时刻的加速度, 则F为该时刻物体受到的合外力。

三、同一性

(1) F=ma中的F、m、a对应的是同一个物体或同一个系统;

(2) a是相对于同一个惯性系而言的, 这个惯性系在一般情况下指的是地球。

四、独立性

作用于物体上的每个力各自产生的加速度都符合F=ma, 物体的实际加速度实际上是每个力产生的加速度的矢量和, 力和加速度在各个方向上分量关系都符合F=ma。

五、相对性

物体的加速度是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的。

注:用可以计算出物体的质量, 但是不能说物体的质量与合外力成正比, 与加速度成反比。

例1:如图1所示, 静止在光滑水平面上的物体m, 一端靠着处于自然状态的弹簧, 一个水平恒力F作用于物体上。试分析在弹簧被压缩到最短的过程中, 物体的速度与加速度的变化情况。

分析:速度增大还是减小要看速度与加速度的方向是相同还是相反, 加速度怎样变化要看合外力如何变化。

解:力F作用在物体上的开始阶段, 弹簧的弹力较小, 合力 (加速度) 与速度的方向相同, 速度增大, 合力 (F-kx) 随着x的增大而减小, 加速度减小;当F=kx后, 随着物体向左运动, 弹力kx大于F, 合力 (加速度) 与速度方向相反, 速度减小, 而加速度随着x的增大而增大。因此, 速度先增大再减小, 加速度先减小再增大。

例2:如图2所示, 位于水平地面上的质量为M的木块, 在大小为F、方向与水平方向成α角的斜向上的拉力的作用下做匀加速直线运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为μ, 则木块的加速度为多少?

分析:对物体进行受力分析之后, 分别在水平方向和竖直方向上应用牛顿第二定律。

解:以M为研究对象, 对其进行受力分析。由题意可知竖直方向上的合力为零, 即Fsinα+Fn=Mg (1) , 在水平方向上, 由牛顿第二定律得Fcosα-μFn=Mα (2) 。

牛顿第二定律特性的理解和应用 篇8

【关键词】 牛顿第二定律；合外力；质量；加速度；矢量性；瞬时性；独立性

牛顿第二定律作为动力学的核心规律，表述为：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，加速度的方向跟合外力的方向相同。它阐明了物体的加速度跟物体的质量和物体受到的合外力的关系。其表达式F合=ma十分简明扼要，但内涵却十分丰富。充分理解牛顿第二定律的八个特性，有助于正确利用牛顿第二定律解决动力学问题。

1.因果性：力是产生加速度的原因，作用力是因，加速度是果。在牛顿第二定律表达时，应说成加速度和合外力成正比，不能说成合外力与加速度成正比。在实际处理问题时，要想知道物体的运动情况，则首先对物体进行正确析受力分析。

2.矢量性：牛顿第二定律的表达式是一矢量式，它不仅定量说明了加速度和力的关系，而且在方向上明确了两者的关系，即加速度的方向由合力方向决定，加速度方向与合外力方向严格保持一致。在实际处理问题时，经常出现两种情形：已知加速度方向确定合外力方向；已知合外力方向，确定加速度方向。

3.瞬时性：加速度和合外力存在同时产生，同时变化，同时消失，瞬时对应的关系。加速度和合外力都是状态量，对应某一时刻。瞬时力决定瞬时加速度，当合外力为零时，物体的加速度也为零，当合外力发生突变时，与之对应的加速度也随之发生突变，当合外力最大时，物体的加速度也同时达到最大。

在高中阶段，常见轻绳和轻弹簧的比较，一般情况下，轻绳不需要形变恢复时间，其弹力可以发生突变，而轻弹簧（或橡皮绳）需要较长的形变恢复时间，在瞬时问题中，弹簧没有形变恢复时间，其弹力大小不变。

4.独立性：作用在物体上的每一个力，都能产生一个与之对应的加速度，与其它力无关。物体的加速度一般指的是合加速度，即是每一个力产生的加速度的矢量和。在处理实际问题时，一般先求物体所受各个力的合力，再求出物体的合加速度，很少有先求出各个力产生的加速度，再求出各个加速度的合加速度。

在处理受力比较复杂的实际问题时，根据矢量的合成与分解，经常把牛顿第二定律写成两个垂直方向的分量式。由牛顿第二定律的独立性可知，物体受x方向的合外力产生的加速度ax，物体受y方向的合外力产生的加速度ay。牛顿第二定律分量式为：Fx=max；Fy=may 。而在正交分解时，常有把力向加速度方向分解和把加速度向力方向分解的两种方法。

5.同体性：牛顿第二定律中出现了三个物理量，这三个物理量必须对应同一个研究对象。这个研究对象可以是单独的一个物体，也可以是几个物体组成的一个整体。对不同研究对象受力分析时，经常采用整体法和隔离法。对连接体问题，一般所求的力是内力时，应先整体法求加速度，后隔离法求力；如所求的力是外力时，应先隔离法求加速度，后整体法求力。但不管是整体法还是隔离法，在列牛顿第二定律方程时一定要注意三个物理量对应同一研究对象。

6.同一性：牛顿第二定律中的三个物理量，一定是采用同一单位制。现在常用的是国际单位制，即力的单位用“N”，质量单位用“kg”，加速度单位用“m/s2”，1N=1kg·m/s2。

由于在物理学中，特别是理论物理学中，有时需要使用厘米克秒制单位及其发展的电磁单位，所以厘米克秒制至今仍作为一种保留使用的单位制。这种单位制下，同样存在F=kma中的比例系数k=1，力的单位用“dyn（达因）”，质量单位用“g”，加速度单位用“cm/s2”，1dyn=1g·cm/s2。

7.相对性：牛顿第二定律只有在惯性参考系中才成立，反过来说，牛顿运动定律成立的参考系称为惯性参考系。所谓惯性参考系就是所有物体在这个坐标系中当不受外力时，将保持匀速直线运动或静止状态，地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以近似看作是惯性参考系。但在研究航天器空间的运行时，必须考虑地球缓慢自转的影响，这时地心坐标系就是一个更精确的惯性系。

在非惯性系中，如果利用牛顿第二定律，必须引入一个惯性力。对于惯性力可以这样理解：当物体加速时，惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，若是以该物体为坐标原点，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。惯性力是一个假想的力，实际并不存在。惯性力的大小等于物体质量乘以非惯性参考系自身的加速度a，方向与加速度方向相反。牛顿第二定律表达式修正为F+F惯=ma，式中F表示实际受到的合外力，F惯是惯性力，F惯=-ma，a是物体相对于非惯性系的加速度。例如对于竖直方向以加速度a向上匀加速运动的电梯中，站着一个相对电梯静止的人，求电梯对人的支持力时，以地面为参考系，则牛顿第二定律表示为FN-mg=ma，以电梯为参考系，牛顿第二定律修正为FN-mg-ma =0，这两种求解的结果是等效的。在高中阶段，不建议选择非惯性系为参考系，上述这个例子可用等效重力场的思维去解决，即在超重时，等效重力加速度g=g+a，则FN=mg=m（g+a）。

8.局限性：牛顿运动定律只适用于宏观低速运动的物体，对于微观高速运动的粒子不适用。

高中物理牛顿第二定律教案 篇9

一、教学目标

1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式;

2、理解公式中各物理量的意义及相互关系

3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

二、教学重点

1、知道决定物体加速度的因素、2、加速度与力和质量的关系的探究过程

三、教学难点

牛顿第二定律教案

1、理解牛顿第二定律各个物理量的意义和联系

2、牛顿第二定律的应用

四、教学方法

在探究过程中，渗透科学研究方法如：控制变量法、实验归纳法、图象法等

五、教学过程

1、知识回顾

物体的运动状态发生变化，即产生加速度。问学生：加速度的大小与那些因素有关呢？ 学生回答：力还有物体质量

思考：力是促使物体运动状态改变的原因，力似乎“促使”加速度的产生。质量是物体惯性的量度，而惯性是保持物体运动状态不变的性质，所以质量似乎是阻碍“加速度”的产生。猜想：加速度可能与力、质量有关系。结合实际：

小汽车：质量小，惯性小，启动时运动状态相对容易改变。火车：质量大，惯性大，动力大，启动时运动状态相对难改变。

2、回忆课本所研究的内容

（1）、质量m一定，加速度a和力F的关系。

处理数据：

得出结论：当m一定时，a和F成正比，即：aF a

F

（2）、力F一定时，加速度a和质量m的关系

a

1m a

得出结论：当力F一定，加速度a和质量m成反比，即：1m。

3、引出牛顿第二定律

通过大量实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以得出一般性的规律：物体加速度的大小跟它所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，这就是牛顿第二定律。它的比例式就是

aF，m 它也可以写成F=kma，其中k是比例系数。由于k是个常数，如果取k=1，就有

F=ma 这就是今天所熟知的牛顿第二定律数学表达式。

4、力的单位 当物体的质量是m=1kg、在某力的作用下它获得的加速度是a=1m/s2时，F=ma=1kg1m/s2

=1kg·m/s2，这就是力的单位，为了纪念牛顿，把kg·m/s2称作牛顿，用符号N表示。

说明：（1）、因果关系，力是产生加速度的原因。（2）、同时性，力和加速度同时产生，同时消失。

（3）、失量性，加速度和合外力的方向一致。

5、注意

（1）、F合是物体(研究对象)所受的合外力,m是研究对象的质量,如果研究对象是几个物体,则m为几个物体的质量和。a为研究对象在合力F合作用下产生的加速度;a与F合的方向一致。（2）从定律可看到:一物体所受合外力恒定时,加速度也恒定不变,物体做匀变速直线运动;合外力随时间改变时,加速度也随时间改变;合外力为零时,加速度也为零,物体就处于静止或匀速直线运动状态。

6、练习

（1)、从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么? 答:没有矛盾,由公式F=ma看,F合为合外力,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时,物体仍静止,说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。

(2)下面哪些说法不对?为什么? A.物体所受合外力越大,加速度越大。

B.物体所受合外力越大,速度越大。

C.物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小。

D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用。

答;B、C、D说法不对。根据牛顿第二定律,物体受的合外力决定了物体的加速度。而加速度大小和速度大小无关。所以,B说法错误。物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致。当合外力减小但方向不变时,加速度减小但方向也不变,所以物体仍然做加速运动,速度增加。C说法错误。

加速度是矢量,其方向与合外力方向一致。加速度大小不变,若方向发生变化时,合外力方向必然变化。D说法错。（3）课本75页例题1进行分析

7、课堂小结

（1）牛顿第二定律得表达和数学表达式（2）力的单位

8、课后作业 ：

课本77页说一说