4.3 牛顿第三定律教案

4.3牛顿第三定律〖教材分析〗经过上一节的实验探究学习，归纳总结出了加速度和力成正比，与质量成反比的规律。这节通过牛顿第二定律的学习，从本质上揭示力与运动的关系。在学习过程中再次利用到正交分解法，为此我们总结出了一般的解题步骤。让学生学习更加的有方向，对牛顿第二定律的运用会更加的熟练。但是一定要注意公式具有瞬时性、独立性等特点。〖教学目标与核心素养〗物理观念：掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式。科学思维：通过对上节课实验结论的总结，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，体会大师的做法与勇气。科学探究：培养学生的概括能力和分析推理能力。科学态度与责任：通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。〖教学重点与难点〗重点：牛顿第二定律的特点。难点：1、牛顿第二定律的理解。2、理解K=1时，F=ma。〖教学方法〗小组合作学习为主，并辅以问题法、归纳法等〖教学准备〗多媒体课件。〖教学过程〗一、新课引入通过多媒体课件动图展示：赛车运动的过程。观看图可知道和我们平时看到的不一样。赛车质量小、动力大，容易在短时间内获得较大的速度，也就是说，赛车的加速度大。物体的加速度a与它所受的作用力F以及自身的质量m之间存 在什么样的定量关系呢？通过上节的探究实验，你找到了吗？二、新课教学（一）牛顿第二定律的表达式通过上节课的实验探究，实验结果表明，小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。问题：对于任何物体都是这样的吗？如果我们多做几次类似的实验，每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点，那么，实际规律很可能就是这样的。舍弃一些点，这样也可以得到比较准确的实验图像。经过长期的观察和归纳，牛顿总结出了第二定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。公式：或者F=kmak是一个比例系数，没有单位。与我们平时所讲的多少倍的关系类似。由于物体不可能只受一个力，所以F是物体的合力。思考与讨论：取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方妙（m/s2），根据上述牛顿第二定律加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？物理量不但有大小还有单位。物体的公式和数学的公式是有很大的区别的，物理公式不单表示各量之间的大小关系，还表示他们单位之间的关系，有时候还表示方向关系。F合=kma，由于k是一个比例系数，没有单位。所以力F的单位取决于质量m和加速度a。F合=kg.m/s2 我们用牛顿（N）来表示力的单位，即有1N=kg.m/s2。（二）力的单位在质量的单位去千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位去牛顿（N），那么牛顿第二定律就可以简化为：F指的是物体所受的合力F合＝mam为物体的质量a是物体的加速度，注意方向对牛二定律的理解①矢量关系：加速度的方向与合力的方向相同。因为在公式中力和加速度是矢量，质量是标量。力是产生加速度的原因，所以只有矢量的方向才能是相同，这样加速度的方向一定是与力的方向相同。②同体关系：F、m、a各量必须对应同一个物体。我都是对物体（整体法或分离法）进行受力分析之后，才进行运动分析。这两者的对象一致，才有意义。③瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变，a的大小方向随着改变，是瞬时的对应关系；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失；所以加速度与力一样，可以突变，而速度是无法突变的。例题1：某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。分析：由于路面水平，汽车在竖直方向受到的重力与地面的支持力大小相等、方向相反，合力为0、所以只需要考虑汽车在水平方向的运动。在水平方向，只有牵引力和阻力，使汽车产生加速度的力是这两个力的合力。竖直方向合力为0，F牵和F阻的合力产生加速度a，用牛二定律F=ma可求。而加速度a又可以求解。联立方程即可。解：正常行驶， 关闭发动机，由于F合=F阻，所以F阻=ma①②联立①②求得F阻=-437N，负号表示阻力方向与汽车前进方向相反。重新起步，①又因为F合=ma②联立①②代入数据得:a=1.42m/s2做题目要有一定的解题步骤。（1）确定研究对象，构建模型：（2）对这个物体进行受力分析：顺序是：重力（mg）→支持力（弹力FN）→其它→摩擦力（Ff）（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合水平或竖直方向：F合=运动方向的力-反向的力建立坐标系：x、y轴：F合=运动方向的力-反向的力（5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma（6）画运动草图，应用运动学公式速度公式：vt=vo+at位移公式：求未知导出公式：vt2－v02=2ax 我们按解题步骤再来看一道题。例题2：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在:列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。分析列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以，小球的加速度与列车的加速度相同。解：方法1利用合成法。方法2（1）确定研究对象，构建模型：（小球）（2）对这个物体进行受力分析①放在水平面上竖直向下的重力mg；②斜向上的拉力FT。（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合物体向右加速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和Fy大小相等、方向相反，彼此平衡。mg=Fy=FTcosθ物体在水平方向加速运动，所以有：F合=运动方向的力-反向的力=0－T1F合=T1=Tsinθ（5）根据牛顿第二定律列方程F合=maTsinθ=ma联立求得小球的加速度aa=gtanθ运用步骤解题思路清晰，快捷。再来看一道课后的练习。课后练习5：水平路面上质量是30kg的手推车，在受到60N的水平推力时做加速度为1.5m/s2的匀加速运动。如果撮去推力，车的加速度是多少?解：（1）确定研究对象，构建模型：（2）对这个物体进行受力分析①放在水平面上竖直向下的重力mg；②地面对车向上的支持力FN。 ③水平向右的推力F推；④摩擦力Ff。（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合物体向右加速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和FN大小相等、方向相反，彼此平衡。mg=FN物体在水平方向加速运动，所以有：F合=运动方向的力-反向的力=F推－Ff（5）根据牛顿第二定律列方程F合=maF推－Ff=ma1代入数据得:Ff=15N同理撤去推力后：F合=运动方向的力-反向的力=0－Ff－Ff=ma2代入数据得a=-0.5m/s2，负号表示与运动方向相反。科学漫步：用动力学方法测质量（阅读）〖板书设计〗4.3牛顿第三定律物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F指的是物体所受的合力F合＝mam为物体的质量a是物体的加速度，注意方向单位：N①矢量关系：速度的方向与合力的方向相同②同体关系：F、m、a各量必须对应同一个物体③瞬时关系:a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变，a 的大小方向随着改变，是瞬时的对应关系；有力即有加速度；合外力消失，加速度立刻消失；所以加速度与力一样，可以突变，而速度是无法突变的。〖教学反思〗1、本节课对牛顿第二定律的理解和应用是重点，知识这个公式看起来很简单，所以学生可能会产生轻视的心理，公式并不难，难的地方在于求合力的过程，难在于怎么结合前面学习过的运动学公式来求解加速度，所以教学过程中注意示范引导和拓展。2、本节课的两道例题都是牛顿定律的应用，只是没有体现出强化应用受力分析，特别是正交分解法，所以要对比使用正交分解法和合成法来解题对比。为此我针对正交分解法制定了相应的解题步骤。