牛頓第二定律高中物理教案精品多篇

牛頓第二定律 篇一

5、用牛頓第二定律解題的一般方法和步驟

略

例1：物體運動的速度方向、加速度方向與作用在物體上合外力的方向之間的關係是： a.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的

b.速度方向可與加速度成任何夾角，但加速度方向總是與合外力的方向相同

c.速度方向總是與合外力方向相同，而加速度方向可能與速度方向相同，也可能不相同

d.速度方向總是與加速度方向相同，而速度方向可能與合外力方向相同，也可能不相同。

此正確答案應爲b

例2：一個物體受幾個力的作用而處於靜止狀態，若保持其餘幾個力不變，而將其中一個力f1逐漸減小到零，然後又逐漸增大到f1（方向不變），在這個過程中，物體的

a.加速度始終增大，速度始終增大

b.加速度始終減小，速度始終增大

c.加速度先增大，後減小，速度始終增大直到一定值

d.加速度和速度都是先增大後減小

此題答案應爲“c”

例3：如圖所示，在馬達驅動下，皮帶運輸機的皮帶以速率v向右水平運行，現將一塊磚正對皮帶上的a點輕輕地放在皮帶上，此後

a.一段時間內，磚塊將在滑動摩擦力的作用下對地做加速運動

b.當磚的速率等於v時，磚塊與皮帶間摩擦力變爲靜摩擦力

c.當磚塊與皮帶相對靜止時它位於皮帶上a點的右側的某一點b

d.磚塊在皮帶上有可能不存在磚塊與皮帶相對靜止的狀態

此題答案應爲ad

例4：自由下落的小球下落一段時間後與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始到彈簧後縮到最短的過程中，小球的速度、加速度的變化情況是怎樣的？

解答：運動過程分三段

（1）加速度逐漸減小的變加速運動

（2）速度達到最大

（3）加速度逐漸增大的變減速運動，直到速度減小爲零

例5：如圖所示，質量均爲m的a、b兩球之間繫着一條不計質量的輕彈簧，放在光滑的水平面上，a球緊靠牆壁，今用力f將b球向左推壓彈簧，平衡後，突然將力f撤去的瞬間，則

a.a球的加速度爲

b.a球的加速度爲零

c.b球的加速度爲

d.b球的加速度爲0

此題正確答案應爲bc

例6：一質量爲m的小球，用兩根細繩懸吊處於靜止，其中a、b繩水平，ob繩與豎直方向成 角，如圖所示

（1）當剪斷水平繩ab的瞬間，小球加速度多大？方向如何？此時繩ob的拉力多大？ （2）若剪斷繩ob，則小球的加速度又是多大？方向如何？繩ab的拉力多大？

解：（1）剪斷水平繩ab時，由於得力的作用效果，重力的一個分力拉bo繩，另一個分力使球沿垂直於繩ob的方向向下運動，mgsin = ma, ∴ a = g sin  ，方向垂直於ob向下，繩ob的拉力tob = mg cos 

（2）當剪斷ob繩，此時小球在重力作用下沿豎直方向向下運動，其加速度就是重力加速度g，而繩ab的拉力爲零。

例7：一根質量爲m的木棒，上端用細繩系在天花板上，棒上有一質量爲m的猴子，如圖所示，若將繩子剪斷，猴子沿棒向上爬，仍保持與地面間高度不變，求這時木棒下落的加速度。

解法一：分別以棒和猴爲對象，作其受力分析圖。

猴子：mg = f   （1）

木棒：mg + f = ma （2）

（1）（2）聯立：mg + mg = ma

∴

解法二：

由牛頓第二定律有：

(m + m)g = ma，∴

五、力學單位制

1、什麼是單位制：

基本單位和導出單位一起組成了單位制

2、力學單位制

在力學中，我們選定長度、質量和時間三個物理量的單位，作爲基本單位，力學中的導出單位，如：速度單位，加速度單位，力的單位，密度單位等。

3、國際單位制的物理意義。

牛頓第二定律 篇二

教學目標

知識目標

（1）通過演示實驗認識加速度與質量和和合外力的定量關係；

（2）會用準確的文字敘述並掌握其數學表達式；

（3）通過加速度與質量和和合外力的定量關係，深刻理解力是產生加速度的原因這一規律；

（4）認識加速度方向與合外力方向間的矢量關係，認識加速度與和外力間的瞬時對應關係；

（5） 能初步運用運動學和的知識解決有關動力學問題。

能力目標

通過演示實驗及數據處理，培養學生觀察、分析、歸納總結的能力；通過實際問題的處理，培養良好的書面表達能力。

情感目標

培養認真的科學態度，嚴謹、有序的思維習慣。

教學建議

教材分析

1、通過演示實驗，利用控制變量的方法研究力、質量和加速度三者間的關係：在質量不變的前題下，討論力和加速度的關係；在力不變的前題下，討論質量和加速度的關係。

2、利用實驗結論總結出：規定了合適的力的單位後，的表達式從比例式變爲等式。

3、進一步討論的確切含義：公式中的 表示的是物體所受的合外力，而不是其中某一個或某幾個力；公式中的 和 均爲矢量，且二者方向始終相同，所以具有矢量性；物體在某時刻的加速度由合外力決定，加速度將隨着合外力的變化而變化，這就是的瞬時性。

教法建議

1、要確保做好演示實驗，在實驗中要注意交代清楚兩件事：只有在砝碼質量遠遠小於小車質量的前題下，小車所受的拉力才近似地認爲等於砝碼的重力（根據學生的實際情況決定是否證明）；實驗中使用了替代法，即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大小。

2、通過典型例題讓學生理解的確切含義。

3、讓學生利用學過的重力加速度和，讓學生重新認識出中所給公式 .

教學設計示例

教學重點：

教學難點：對的理解

示例：

一、加速度、力和質量的關係

介紹研究方法（控制變量法）：先研究在質量不變的前題下，討論力和加速度的關係；再研究在力不變的前題下，討論質量和加速度的關係。介紹實驗裝置及實驗條件的保證：在砝碼質量遠遠小於小車質量的條件下，小車所受的拉力才近似地認爲等於砝碼的重力。介紹數據處理方法（替代法）：根據公式 可知，在相同時間內，物體產生加速度之比等於位移之比。

以上內容可根據學生情況，讓學生充分參與討論。本節書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機，變爲定量實驗。

1、加速度和力的關係

做演示實驗並得出結論：小車質量 相同時，小車產生的加速度 與作用在小車上的力 成正比，即 ，且 方向與 方向相同。

2、加速度和質量的關係

做演示實驗並得出結論：在相同的力F的作用下，小車產生的加速度 與小車的質量 成正比，即 .

二、牛頓第二運動定律（加速度定律）

1、實驗結論：物體的加速度根作用力成正比，跟物體的質量成反比。加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同。即 ，或 .

2、力的單位的規定：若規定：使質量爲1kg的物體產生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的 ＝1.（這一點學生不易理解）

3、：

物體的加速度根作用力成正比，跟物體的質量成反比。加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同。

數學表達式爲： .或

4、對的理解：

（1）公式中的 是指物體所受的合外力。

舉例：物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動，使物體產生加速度的合外力是物體

所受4個力的合力，即拉力和摩擦力的合力。（在桌面上推粉筆盒）

（2）矢量性：公式中的 和 均爲矢量，且二者方向始終相同。由此在處理問題時，由合外力的方向可以確定加速度方向；反之，由加速度方向可以找到合外力的方向。

（3）瞬時性：物體在某時刻的加速度由合外力決定，加速度將隨着合外力的變化而變化。

舉例：靜止物體啓動時，速度爲零，但合外力不爲零，所以物體具有加速度。

汽車在平直馬路上行駛，其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供；當剎車時，牽引力突然消失，則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供。可以看出前後兩種情況合外力方向相反，對應車的加速度方向也相反。

（4）力和運動關係小結：

物體所受的合外力決定物體產生的加速度：

當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動

當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動

以上小結教師要帶着學生進行，同時可以讓學生考慮是否還有其它情況，應滿足什麼條件。

探究活動

題目：驗證

組織：2－3人小組

方式：開放實驗室，學生實驗。

評價：鍛鍊學生的實驗設計和操作能力。

牛頓第二定律 篇三

一、教材分析

牛頓第二定律是動力學的核心規律，動力學又是經典力學的基礎，也是進一步學習熱學、電學等其它部分知識所必須掌握的內容。所以，牛頓第二定律是本章的中心內容，更是本章的教學重點。爲了使學生對牛頓第二定律的認識自然、和諧，本節之前的“運動狀態的改變”就是起到了承上啓下的作用。承上，使學生對第一定律的認識得到強化；啓下，即是通過實例的分析使學生定性地瞭解了牛頓第二定律的內容。本節教材是在前一節的基礎上藉助電腦通過實驗分析，再進行歸納後總結出定量描述加速度、力和質量三者關係的牛頓第二定律。由實驗歸納總結出物理規律是我們認識客觀規律的重要方法。由於本實驗涉及到三個變量：a、m、f，因此我們用控制變量的方法來進行研究：先確定物體的質量，研究加速度與力的關係；再確定力，研究加速度和質量的關係。在以後學習氣體的狀態變化規律，平行板電容器的電容，金屬導體的電阻等內容中都用到了這一方法。控制變量法也是我們研究自然、社會問題的常用方法。通過教學，使學生學習分析實驗數據，得出實驗結論的兩種常用方法一列表法和圖象法，瞭解圖象法處理數據的優點：直觀、減小誤差(取平均值的概念)，及圖象的變換，從a-m圖(曲線)變到a-1/m圖(直線)，在驗證玻-馬定律中也用了這種方法。根據以上分析，我們知道本節課的教學目的不全是爲了讓學生知道實驗結論及定律的內容和意義，重點在於要讓學生知道結論是如何得出的；在得出結論時用了什麼樣的科學方法和手段；在實驗過程中如何控制實驗條件和物理變量，如何用數學公式表達物理規律。讓學生沿着科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。

通過本節課的學習，要讓學生記住牛頓第二定律的表達式；理解各物理量及公式的物理意義；瞭解以實驗爲基礎，經過測量、論證、歸納總結出結論並用數學公式來表達物理規律的研究方法，使學生體會到物理規律的簡單美。

本節課的重點是成功地進行了演示實驗和用電腦對數據進行分析。這是本節課的核心，是本節課成敗的關鍵。

二、教法和學法

本節課採用以電腦輔助演示實驗爲主的，知識教學與科學方法教育相結合的“同步調控”模式。

按系統論的整體性功能原理，整體功能要大於各要素功能之和。物理的知識、方法、能力、科學態度等都是教學的要素，如果把這些要素有機地聯繫起來，達到共同促進的作用，則物理教學的效果會更好，更有利於提高學生的素質。“同步調控”模式中，沒有單純地就方法講方法，而是將知識的學習，方法的掌握，能力的培養，實事求是的科學態度的養成有機地結合起來，就是基於系統的整體性功能原理考慮的。

再則，按教學論中教爲主導，學爲主體的原則，教師的任務是制訂目標，組織教學活動，控制教學活動的進程，並隨機應變，排除障礙，並承認和尊重學生的主體地位。“同步調控”的模式既注意了教的作用，將教師置於“調控”地位。同時，更注意了學生的主體作用，有意識地設置教學活動的環境，讓學生參與實驗的設計，邊演示、邊提問，讓學生邊觀察、邊思考，再從實驗數據總結出結論，最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏，給學生充分的時間進行思考和討論，如從a-m圖象，猜想a與m成反比，然後畫出a-1/m圖，得出正確的結論。讓學生在教學活動中學習知識，掌握科學方法，培養探索精神和創造力及實事求是的科學態度，以達到規定的教學目標和最佳效果。

三、教學程序

1.問題引入新課

光滑水平面上的物體受水平拉力作用而做加速運動，引導學生分析物體的質量，加速度，拉力三者之間的定性關係，鼓勵學生進行猜測，它們成正比、成反比、不成比例等。然後指明本節課我們大家一起來探索得出三者之間的定量關係，從而導出課題——牛頓第二定律。這樣導入的用意是提高學生學習的興趣和參於探索的積極性。

2.設計實驗方案

在引入課題後，啓發學生思考：我們如何來研究f、m、a三者之間的關係？引導學生得出用實驗法先確定m，研究a與f的關係；再確定f，研究a與m的關係，最後得出三者的定量關係。由於教材(必修第一冊，人教版)中牛頓第二定律實驗不足(夾子很難同時夾住兩細線；由於線的彈力，小車要反衝後才能停下，實驗誤差大)，我設計了用電腦輔助來探索a與f、m關係的實驗，如附圖。遮光片寬度l，通過光電門時間分別t1和t2，兩隻光電門間距爲s。當滑塊通過光電門時，光電門產生一個脈衝，通過計時器中的三極管放大後，從計算機lpt口輸入，調用計算機定時中斷來計算時間，然後利用公式

3.進行實驗探索

請兩位同學上臺操作，其他同學邊觀察、邊思考，教師控制電腦。先保持物體質量爲200g不變，測出拉力分別爲0.05n、0.10n0.15n和0.20n時的加速度，填入表中和a-f圖上，顯示投影在大屏幕上，引導學生得出a∝f的結論。然後再保持拉力爲0.10n不變，測出物體的質量分別爲200g、282g、332g和382g時的加速度，填入表中和a-m圖上。在a-m圖上可看到隨m的增大a逐漸減小，但它們的關係不明確。引導學生大膽猜測a與m成反比，再畫出 a-1/m圖，得到結論a∝1/m。

4.分析歸納結論

引導學生分析實驗結果，得出f=kma，在國際單位制中，定義1n=1kg·m/s2就可以得出牛頓第二定律f=ma。然於進行合理的外推，當物體受幾個力作用而做加速運動時，f應爲合力。由於力和加速度都是矢量，引導學生通過實例得到加速度的方向與合外力的方向一致。

5.應用鞏固練習

通過三道典型的問答和計算題，鞏固學生對牛頓第二定律中各物理量的意義和加速度方向與合外力方向一致的理解，爲進一步用牛頓第二定律解決實際問題打下基礎。

6.總結

告訴學生我們本節課學的牛頓第二定律是把力和運動聯繫起來的橋樑，是我們解決許多力學乃至整個物理問題的一個重要武器，是我們學習物理的一個重點，要求大家很好地理解、掌握、應用它。而這節課所用的電腦輔助的實驗歸納法是人們研究自然、社會的一種常用方法，列表法和圖象法是處理實驗數據的常用方法，我們還學了用數學公式來表達物理規律的方法，希望大家熟悉並能運用這些方法。

牛頓第二定律 篇四

一、教學目標

1.物理知識方面的要求：

(1)掌握牛頓第二定律的文字內容和數學公式；

(2)理解公式中各物理量的意義及相互關係；

(3)知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的。

2.以實驗爲基礎，通過觀察、測量、歸納得到物體的加速度跟它的質量及所受外力的關係，進而總結出牛頓第二定律。培養學生的實驗能力、概括能力和分析推理能力。

3.滲透物理學研究方法的教育。實驗採用控制變量的方法對物體的a、f、m三個物理量進行研究；運用列表法處理數據，使學生知道結論是如何得出的；認識到由實驗歸納總結物理規律是物理學研究的重要方法。

二、重點、難點分析

1.本節的重點內容是做好演示實驗。讓學生觀察並讀取數據，從而有說服力地歸納出a與f和m的關係，即可順理成章地得出牛頓第二定律的基本關係式。因此，熟練且準確地操作實驗就是本課的關鍵點。同時，也只有講清實驗裝置、原理和圓滿地完成實驗才能使學生體會到物理學研究的方法，才能達到掌握方法、提高素質的目標。

2.牛頓第二定律的數學表達式簡單完美，記住並不難。但要全面、深入理解該定律中各物理量的意義和相互關聯；牢固掌握定律的物理意義和廣泛的應用前景，對學生來說是較困難的。這一難點在本課中可通過定律的辨析和有針對性的鞏固練習加以深化和突破，另外，還有待在後續課程的學習和應用過程中去體會和理解。

三、教具

小車、本板、滑輪、鉤碼、投影儀。

四、主要教學過程

(一)引入新課

由牛頓第一定律可知，力是改變物體運動狀態的原因。而物體運動狀態的改變是物體運動速度發生變化，即加速度不爲零。因而力又是產生加速度的原因，加速度與力有關。

由牛頓第一定律還可知：一切物體總保持靜止或勻速直線運動狀態，這種性質叫慣性。而質量是物體慣性大小的量度，因而加速度跟質量有關。

那麼物體運動的加速度跟物體質量及受力之間存在什麼樣的關係？我們通過實驗來探求。

(二)教學過程設計

1.實驗設計

(1)啓發學生按如下思路得出實驗方法：對於一個物體(使m不變)，不受力時加速度爲零→受力後加速度不爲零→受力越大則加速度越大。

用同樣的力(使f不變)作用於不同物體→質量小的易被拉動→質量越小加速度越大。

就是說，在研究三個變量的關係時，要使其中一個量不變，即控制變量的方法。

(2)啓發學生按如下思路得出實驗原理：測定物體加速度的方法有多種，如利用打點計時器、分析紙帶等，這些方法較精確但費時→尋找一種用其它物理量直觀反應加速度大小的辦法→由運動學公式 可知在相同時間內位移與加速度成正比，我們的實驗就是由兩個小車在相同時間內的位移來反映加速度大小跟力和質量的關係。

(2)實驗裝置

實驗採用原必修本所述裝置稍加改進。在圖1中a、b、c三個位置加裝光滑金屬環以控制線繩位置不使脫落；另外通過環a將兩繩合併在一起可直接用手操作，以避免鐵夾操作的困難。這樣雖然增大了阻力，但只需使木板稍前傾平衡摩擦力即可。木板側面的刻度用以讀出位移大小。

3.實驗過程

(1)加速度跟力的關係

使用兩個相同的小車，滿足m1=m2；在連小車前的繩端分別掛一個鉤碼和兩個鉤碼，使f1=f2.將二小車拉至同一起點處，記下位置。放手後經一段時間使二小車同時停止，滿足時間t相同。讀出二小車的位移填入表1：(投影)

表1

改變f重複實驗，

比較可得，在誤差允許的範圍內，a∝f.

(2)加速度跟質量的關係

將小車1上加0.2kg砝碼，使m1=2m2；二小車前面繩端都掛一個鉤碼，使f1=f2.將二小車拉至同一起點處放開經一段時間使其同時停止，讀出各小車位移記入表2：(投影)

表2

4.定律導出

速度跟作用力成正比，跟物體的質量成反比，即牛頓第二定律的基本關

(2)上式可寫爲等式f=kma，式中k爲比例常數。如果公式中的物理量選擇合適的單位，就可以使k=1，則公式更爲簡單。

在國際單位制中，力的單位是牛頓。牛頓這個單位就是根據牛頓第二定律來定義的：使質量是1kg的物體產生1m/s2的加速度的力爲1n，即1n=1kg·m/s2.

可見，如果都用國際單位制中的單位，就可以使k=1，那麼公式則簡化爲f=ma，這就是牛頓第二定律的數學公式。

(3)當物體受到幾個力的作用時，牛頓第二定律也是正確的，不過這時f代表的是物體所受外力的合力。牛頓第二定律更一般的表述是：

物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

數學公式是：

f合=ma.

5.定律的理解

牛頓第二定律是由物體在恆力作用下做勻加速直線運動的情形下導出的，但由力的獨立作用原理可推廣到幾個力作用的情況，以及應用於變力作用的某一瞬時。還應注意到定律表述的最後一句話，即加速度與合外力的方向關係，就是說，定律具有矢量性、瞬時性和獨立性，所以掌握牛頓第二定律還要注意以下幾點：

(1)定律中各物理量的意義及關係

f合是物體(研究對象)所受的合外力，m是研究對象的質量，如果研究對象是幾個物體，則m爲幾個物體的質量和。a爲研究對象在合力f合作用下產生的加速度；a與f合的方向一致。

(2)定律的物理意義

從定律可看到：一物體所受合外力恆定時，加速度也恆定不變，物體做勻變速直線運動；合外力隨時間改變時，加速度也隨時間改變；合外力爲零時，加速度也爲零，物體就處於靜止或勻速直線運動狀態。 牛頓第二定律以簡單的數學形式表明了運動和力的關係。

6.鞏固練習

(1)從牛頓第二定律知道，無論怎樣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物體時卻提不動它，這跟牛頓第二定律有無矛盾？爲什麼？

答：沒有矛盾，由公式f=ma看，f合爲合外力，無論怎樣小的力都可以使物體產生加速度，這個力應是合外力。現用力提一很重的物體時，物體仍靜止，說明合外力爲零。由受力分析可知f＋n-mg=0.

(2)對一個靜止的物體施加一個力，物體一定做加速運動，對嗎？

答：略。理由同上。

(3)下面哪些說法不對？爲什麼？

a.物體所受合外力越大，加速度越大。

b.物體所受合外力越大，速度越大。

c.物體在外力作用下做勻加速直線運動，當合外力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。

d.物體的加速度大小不變一定受恆力作用。

答：b、c、d說法不對。根據牛頓第二定律，物體受的合外力決定了物體的加速度。而加速度大小和速度大小無關。所以，b說法錯誤。物體做勻加速運動說明加速度方向與速度方向一致。當合外力減小但方向不變時，加速度減小但方向也不變，所以物體仍然做加速運動，速度增加。c說法錯誤。

加速度是矢量，其方向與合外力方向一致。加速度大小不變，若方向發生變化時，合外力方向必然變化。d說法錯。

(三)課堂小結(可引導學生總結)

1.這節課以實驗爲依據，採用控制變量的方法進行研究。這一方法今後在電學、熱學的研究中還要用到。我們根據已掌握的知識設計實驗、探索規律是物體研究的重要方法。

2.定義力的單位“牛頓”使得k=1，得到牛頓第二定律的簡單形式f=ma.使用簡捷的數學語言表達物理規律是物理學的特徵之一，但應知道它所對應的文字內容和意義。

3.牛頓第二定律概括了運動和力的關係。物體所受合外力恆定，其加速度恆定；合外力爲零，加速度爲零。即合外力決定了加速度，而加速度影響着物體的運動情況。因此，牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運動構成一個整體，其中的紐帶就是加速度。

五、說明

1.實驗採用課文所述裝置，簡單直觀，易得出結論。缺點是不夠精確，操作亦須謹慎，否則會出現誤差較大的情形。重複實驗時，也可逆向操作驗證。先確定二小車距終點位移，然後放手由同時到達終點驗證，操作較容易。有條件的學校可使用氣墊導軌、光電門進行精確測量驗證。

2.通過定律的探求過程，滲透物理學研究方法，是整個物理教學的重要內容和任務。本節內容即爲一典型探求過程：運用控制變量、實驗歸納的方法研究三個變量的關係。這種方法在熱學中研究p、v、t三量關係，在電學中u、d、e的關係等都要用到。這是人類認識世界的常用方法。所以本節課不只是讓學生掌握牛頓第二定律，更應知道定律是如何得出的。

3.牛頓第二定律通過加速度將物體的運動和受力緊密聯繫，使前三章構成一個整體，這是解決力學問題的重要工具。應使學生明確對於牛頓第二定律應深入理解、全面掌握，即理解各物理量和公式的內涵和外延，避免重公式、轉文字的現象。數學語言可以簡明地表達物理規律，使其形式完善、便於記憶，但它不能替代文字表述，更不能涵蓋與它關聯的運動和力的複雜多變的情況。否則就會將活的規律變爲死的公式。

(陳則茂)