第一篇：牛頓運動定律教案

三、牛頓運動定律

教學目標 1．知識目標：

（1）掌握牛頓第一、第二、第三定律的文字內容和數學表達式；（2）掌握牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性和對應性；（3）了解牛頓運動定律的適用范圍． 2．能力目標：

（1）培養學生正確的解題思路和分析解決動力學問題的能力；（2）使學生掌握合理選擇研究對象的技巧． 3．德育目標：

滲透物理學思想方法的教育，使學生掌握具體問題具體分析，靈活選擇研究對象，建立合理的物理模型的解決物理問題的思考方法．

教學重點、難點分析

1．在高

一、高二的學習中，學生較系統地學習了有關動力學問題的知識，教師也介紹了一些解題方法，但由于學生掌握物理知識需要有一個消化、理解的過程，不能全面系統地分析物體運動的情境，在高三復習中需要有效地提高學生物理學科的能力，在系統復習物理知識的基礎上，對學生進行物理學研究方法的教育．本單元的重點就是幫助學生正確分析物體運動過程，掌握解決一般力學問題的程序．

2．本單元的難點在于正確、合理地選擇研究對象和靈活運用中學的數學方法，解決實際問題．難點的突破在于精選例題，重視運動過程分析，正確掌握整體—隔離法．

教學過程設計

一、引入

牛頓運動定律是經典力學的基礎，應用范圍很廣．

在力學中，只研究物體做什么運動，這部分知識屬于運動學的內容．至于物體為什么會做這種運動，這部分知識屬于動力學的內容，牛頓運動定律是動力學的支柱．我們必須從力、質量和加速度這三個基本概念的深化理解上掌握牛頓運動定律．這堂復習課希望學生對動力學的規律有較深刻的理解，并能在實際中正確運用．

二、教學過程 教師活動

1．提問：敘述牛頓第一定律的內容，慣性是否與運動狀態有關？ 學生活動

回憶、思考、回答：

一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止． 教師概括．

牛頓第一定律指明了任何物體都具有慣性——保持原有運動狀態不變的特性，同時也確定了力是一個物體對另一個物體的作用，力是改變物體運動狀態的原因．

應該明確：

（1）力不是維持物體運動的原因；

（2）慣性是物體的固有性質．慣性大小與外部條件無關，僅取決于物體本身的質量．無論物體受力還是不受力，無論是運動還是靜止，也無論是做勻速運動還是變速運動，只要物體質量一定，它的慣性都不會改變，更不會消失，慣性是物體的固有屬性．

放投影片：

[例1]某人用力推原來靜止在水平面上的小車，使小車開始運動，此后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運動，可見：

A．力是使物體產生運動的原因 B．力是維持物體運動速度的原因 C．力是使物體產生加速度的原因 D．力是使物體慣性改變的原因 討論、思考、回答： 經討論得出正確答案為：C． 2．提問：牛頓第二定律的內容及數學表達式是什么？ 學生回憶、回答：

物體受到外力作用時，所獲得的加速度的大小跟外力大小成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向與合外力方向相同．

ΣF=ma

理解、思考． 教師講授： 牛頓第二定律的意義

（1）揭示了力、質量、加速度的因果關系．（2）說明了加速度與合外力的瞬時對應關系．（3）概括了力的獨立性原理

提問：怎樣應用牛頓第二定律？應用牛頓第二定律解題的基本步驟如何？ 討論：歸納成具體步驟．

應用牛頓第二定律解題的基本步驟是：（1）依題意，正確選取并隔離研究對象．

（2）對研究對象的受力情況和運動情況進行分析，畫出受力分析圖．（3）選取適當坐標系，一般以加速度的方向為正方向．根據牛頓第二定律和運動學公式建立方程．

（4）統一單位，求解方程組．對計算結果進行分析、討論． 在教師的引導下，分析、思考． 依題意列式、計算．

[例2]有只船在水中航行時所受阻力與其速度成正比，現在船由靜止開始沿直線航行，若保持牽引力恒定，經過一段時間后，速度為v，加速度為a1，最終以2v的速度做勻速運動；若保持牽引力的功率恒定，經過另一段時間后，速度為v，加速度為a2，最終也以2v的速度做勻速運動，則a2=______a1．

放投影片，引導解題： 牽引力恒定：

牽引力功率恒定：

提問：通過此例題，大家有什么收獲？隨教師分步驟應用牛頓第二定律列式． 學生分組討論，得出結論：

力是產生加速度的原因，也就是說加速度與力之間存在即時直接的因果關系．被研究對象什么時刻受力，什么時刻產生加速度，什么時刻力消失，什么時刻加速度就等于零．這稱做加速度與力的關系的同時性，或稱為瞬時性．

放投影片：

[例3]已知，質量m=2kg的質點停在一平面直角坐標系的原點O，受到三個平行于平面的力的作用，正好在O點處于靜止狀態．已知三個力中F2=4N，方向指向負方向，從t=0時起，停止F1的作用，到第2秒末物體的位置坐標是（-2m，0）．求：（1）F1的大小和方向；（2）若從第2秒末起恢復F1的作用，而同時停止第三個力F3的作用，則到第4秒末質點的位置坐標是多少？（3）第4秒末質點的速度大小和方向如何？（4）F3的大小和方向？

讀題，分析問題，列式，求解． 畫坐標圖：

經啟發、討論后，學生上黑板寫解答．

（1）在停止F1作用的兩秒內，質點的位置在x軸負方向移動，應

所以F1=-Fx=-ma=2（N）F1的方向沿X軸方向．

（2）當恢復F1的作用，而停止F3的作用的2秒內，因為F1在x軸正方向，F2在y軸負方向，直接用F1和F2列的動力學方程

所以第4秒末的位置坐標應是

其中v1x=a1t1=-2（m/s），t2=2s

（3）第4秒末質點沿x軸和y軸方向的速度分別為v2x和v2y，有

即第4秒末質點的速度為4m/s，沿y軸負方向．

限，設F3與y軸正向的夾角為θ，則有

對照解題過程理解力的獨立作用原理． 教師啟發、引深：

大量事實告訴我們，如果物體上同時作用著幾個力，這幾個力會各自產生自己的加速度，也就是說這幾個力各自產生自己的加速度與它們各自單獨作用時產生的加速度相同，這是牛頓力學中一條重要原理，叫做力的獨立作用原理，即：

3．提問：敘述牛頓第三定律的內容，其本質是什么？ 回憶，思考，回答：

兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上． 放投影片：

牛頓第三定律肯定了物體間的作用力具有相互作用的本質：即力總是成對出現，孤立的單個力是不存在的，有施力者，必要有受力者，受力者也給施力者以力的作用．這一對作用力和反作用力的關系是：等大反向，同時存在，同時消失，分別作用于兩個不同的物體上，且具有相同的性質和相同的規律．

[例4] 如圖1-3-2，物體A放在水平桌面上，被水平細繩拉著處于靜止狀態，則：

[

]

A．A對桌面的壓力和桌面對A的支持力總是平衡的 B．A對桌面的摩擦力的方向總是水平向右的 C．繩對A的拉力小于A所受桌面的摩擦力

D．A受到的重力和桌面對A的支持力是一對作用力與反作用力 思考、討論、得出正確結論選B，并討論其它選項錯在何處． 放投影片：

4．牛頓運動定律的適用范圍

牛頓運動定律如同一切物理定律一樣，都有一定的適用范圍．牛頓運動定律只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子；只適用于物體的低速（遠小于光速）運動問題，不能用來處理高速運動問題．牛頓第一定律和第二定律還只適用于慣性參照系．

理解，記筆記．

三、課堂小結

提問：你怎樣運用牛頓運動定律來解決動力學問題？ 組織學生結合筆記討論并進行小結．

由牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma，可以看出凡是求瞬時力及作用效果的問題；判斷質點的運動性質的問題，都可用牛頓運動定律解決．

解決動力學問題的基本方法是：

（1）根據題意選定研究對象，確定m．

（2）分析物體受力情況，畫受力圖，確定F合．（3）分析物體運動情況，確定a．

（4）根據牛頓定律，力的概念、規律、運動學公式等建立有關方程．（5）解方程．（6）驗算、討論．

四、教學說明

1．作為高三總復習，涉及概念、規律多．因此復習重點在于理解概念、規律的實質，總結規律應用的方法和技巧．

2．復習課不同于新課，必須強調引導學生歸納、總結．注意知識的連貫性和知識點的橫向對比性．如一對作用力和反作用力與一對平衡力有什么不同？

3．復習課可以上得活躍些，有些綜合題可以由學生互相啟發，互相討論去解決，這樣既可以提高學生的學習興趣又可提高學生分析問題的能力．

同步練習

一、選擇題

1．如圖1-3-3所示，物體A放在物體B上，物體B放在光滑的水平面上，已知mA=6kg，mB=2kg．A、B間動摩擦因數μ=0.2．A物上系一細線，細線能承受的最大拉力是20N，水平向右拉細線，下述中正確的是（g=10m/s2）

[

]

A．當拉力F＜12N時，A靜止不動 B．當拉力F＞12N時，A相對B滑動 C．當拉力F=16N時，B受A摩擦力等于4N D．無論拉力F多大，A相對B始終靜止

2．如圖1-3-4所示，物體m放在固定的斜面上，使其沿斜面向下滑動，設加速度為a1；若只在物體m上再放上一個物體m′，則m′與m一起下滑的加速度為a2；若只在m上施加一個方向豎直向下，大小等于m′g的力F，此時m下滑的加速度為a3，則

[

]

A．當a1=0時，a2=a3且一定不為零 B．只要a1≠0，a1=a2＜a3 C．不管a1如何，都有a1=a2=a3 D．不管a1如何，都有a1＜a2=a3

3．如圖1-3-5所示，在光滑的水平面上放著兩塊長度相等，質量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端分別放有一個大小、形狀、質量完全相同的物塊．開始都處于靜止狀態，現分別對兩物體施加水平恒力F1、F2，當物體與木板分離后，兩木板的速度分別為v1和v2，若已知v1＞v2，且物體與木板之間的動摩擦因數相同，需要同時滿足的條件是

[

]

A．F1=F2，且M1＞M2 B．F1=F2，且M1＜M2 C．F1＞F2，且M1=M2 D．F1＜F2，且M1=M2

二、非選擇題

4．如圖1-3-6所示，一質量為M=4kg，長為L=3m的木板放在地面上．今施一力F=8N水平向右拉木板，木板以v0=2m/s的速度在地上勻速運動，某一時刻把質量為m=1kg的鐵塊輕輕放在木板的最右端，不計鐵塊與木板間的摩擦，且小鐵塊視為質點，求小鐵塊經多長時間將離開木板？（g=10m/s2）

5．一艘宇宙飛船飛近一個不知名的行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員著手進行預定的考察工作．宇航員能不能僅僅用一只表通過測定時間來測定該行星的平均密度？說明理由．

6．物體質量為m，以初速度v0豎直上拋．設物體所受空氣阻力大小不變，已知物體經過時間t到達最高點．求：

（1）物體由最高點落回原地要用多長時間？（2）物體落回原地的速度多大？

7．如圖1-3-7所示，質量均為m的兩個梯形木塊A和B緊挨著并排放在水平面上，在水平推力F作用下向右做勻加速運動．為使運動過程中A和B之間不發生相對滑動，求推力F的大小．（不考慮一切摩擦）

8．質量m=4kg的質點，靜止在光滑水平面上的直角坐標系的原點O，先用F1=8N的力沿x軸作用了3s，然后撤去F1，再用y方向的力F2=12N，作用了2s，問最后質點的速度的大小、方向及質點所在的位置．

參考答案

1．CD

2．B

3．BD

4．2s

7．0＜F≤2mgtanθ

第二篇：牛頓運動定律全套教案

超重和失重

一、教學目標

1．了解超重和失重現象；

2．運用牛頓第二定律研究超重和失重的原因；

3．培養學生利用牛頓第二定律分析問題和解決問題的能力。

二、重點、難點分析

1．超重和失重在本質上并不是物體受到的重力發生了變化，而是物體在豎直方向有加速度時，物體對支持物的壓力或拉力的變化，這一點學生理解起來往往困難較大。讓學生理解超重和失重的本質是本節課教學的重點之一，也是后面理解航天器中失重現象的基礎。

2．超重和失重中物體對支持物的壓力和拉力的計算，是牛頓第二定律應用的一個方面，也應作為本節教學的重點之一。

三、教具

演示教具：超重和失重演示裝置、彈簧秤、重物、細線、下面扎孔的可樂瓶、錄像資料。

學生用具：彈簧秤、鉤碼、打點計時器用重錘、繡花線。

四、主要教學過程(一)引入新課

看錄像片《航天飛機上的失重現象》《失重物體的運動》。

提問：剛才所看到的錄像片是在什么地方發生的？它向我們展示了一種什么現象？

這里給我們展示了失重現象，是在航天飛機中發生的。航天飛機在起飛中產生了超重現象，在太空中又產生了失重現象。超重和失重是怎么產生的呢？這就是我們這節課研究的內容。

(二)教學過程設計 板書：

十、超重和失重 我們先來研究一下超重現象。板書：1．超重現象

實驗：介紹裝置，架子上有兩個滑輪，兩邊掛有重物。我們取左邊的重物加以研究，重物靜止時，彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向上的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數的變化。

提問：看到了什么現象？彈簧秤的示數增大，物體對繩的拉力增大。以上實驗可以用更簡單的裝置來完成，只不過觀察時的效果稍差一些。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數等于物體所受的重力。當物體向上做加速運動時，彈簧秤的示數大于物體所受的重力，物體對繩的拉力大于物重。學生小實驗：細線拉重錘(繡花線、打點計時器用重錘)。線系在重錘上，緩慢拉起，再讓重錘做向上的加速運動，線斷。

分析原因：取物體為研究對象，T-G=ma，T-mg=ma，彈簧秤的拉力為

T=mg+ma=m(g+a)討論：(1)物體做向上的加速運動時，彈簧對物體的拉力大于物體靜止時的拉力，T＞mg，物體對彈簧的拉力大于物重。

舉例：起重機在吊起重物時，有經驗的司機都不讓物體的加速度過大是什么原因？

(2)學生列舉生活中的感受：電梯向上起動時，電梯對人的支持力大于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也大于物重；電梯下降剎車時也一樣。只要物體的加速度方向是向上的，就會產生以上現象。

提問：在電梯中放一彈簧測力秤，人站在上面。當電梯向上加速度運動時秤的示數怎樣變化？

(3)整理公式：T=m(g+a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＞g。站在電梯里的人在電梯向上加速或向下減速時，人對電梯的壓力大于人的重力，好像是重力加速度g增大了。火箭起飛時有很大的向上的加速度，內部發生的是超重現象。當物體存在向上的加速度時，它對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物重的現象叫做超重現象。

發生超重現象時，物重并沒有變化。2．失重現象

實驗：重物靜止時，彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向下的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數的變化。

提問：看到了什么現象？彈簧秤的示數減少，物體對支持物的拉力減小。學生實驗：觀察感受失重現象。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數等于物體所受的重力。當物體向下做加速運動時，彈簧秤的示數小于物體所受的重力。(注意對減速時的示數增大的解釋。)取物體為研究對象，G-T=ma，彈簧秤的拉力為T=mg-ma=m(g-a)討論：(1)物體做向下的加速運動時，彈簧對物體的拉力小于物體靜止時的拉力，T＜mg，物體對彈簧的拉力小于物重。

(2)學生列舉生活中的感受：電梯向下起動時，電梯對人的支持力小于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也小于物重；電梯上升剎車時也一樣。(3)整理公式：T=m(g-a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＜g。站在電梯里的人在電梯向下加速或向上減速時，人對電梯的壓力小于人的重力，好像是重力加速度g減少了。

失重：當物體存在向下的加速度時，它對支持物的壓力(或拉力)小于物重的現象，叫做失重。當a=g時，T=0，叫做完全失重。

發生失重時，物重并沒有變化。

實驗：在可樂瓶下面扎一些小孔，裝上水后水從小孔噴出。把水瓶拋出，噴水情況會怎樣變化？分析瓶拋出后，水怎樣噴。讓學生先分析可能發生的現象，再觀察上拋時的現象，下拋的情況讓學生回家去做。解釋現象出現的原因，拋出后水處于失重狀態，對瓶無壓力，水不噴。

3．例題

例1 關于電梯的幾種運動中，支持力的變化情況如何？

靜止： 上升：

下降：

勻速 加速 減速 勻速 加減 減速

速度方向 加速度方支持力與重

向 力 無 ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓

無 無 ↑ ↓ 無 ↓ ↑

= = ＞ ＜ = ＜ ＞

思考題：一個在地面上能舉起100千克質量杠鈴的運動員在一個加速運動的電梯上能舉起多大質量的杠鈴？a=g，a=g/2，分向上和向下兩種加速情況討論。(投影)例2：一臺升降機的地板上放著一個質量為m的物體，它跟地面間的動摩擦因數為μ，可以認為物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。一根勁度系數為k的彈簧水平放置，左端跟物體相連，右端固定在豎直墻上，開始時彈簧的伸長為△x，彈簧對物體有水平向右的拉力，求：升降機怎樣運動時，物體才能被彈簧拉動？

分析：物體開始沒有滑動是由于彈簧的拉力小于最大靜摩擦力。這里f=μN，只有減小地面對物體的壓力才能減少最大靜摩擦力，當f=μN=k△x時物體開始滑動。

取物體為研究對象，受力如圖，當物體做向下的加速運動或向上的減速運動時，才能使地面對物體的壓力減小，即G-N=ma。聯解兩式得：a=(G-N)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降機做a＞g-k△x/μm的向下的勻加速運動或向上的勻減速運動時，物體可以在地面上滑動。

(三)小結：發生超重和失重現象時，物體并沒有變化，只是由于物體有豎直方向的加速度使得物體對支持物的作用力發生了變化。這里討論的問題限于地面附近的物體所發生的超重和失重現象，沒有討論航天飛機中的失重現象。請大家思考一下，航天飛機中的物體受不受地球的引力，它上面的失重現象又是怎樣發生的呢？

布置作業；練習(1)(2)(3)

五、說明

1．本節課可采用在教師引導下，教師跟學生共同討論研究的方式進行。在教學中教師要注意學生對知識的接受情況，恰當地提出問題，對學生的認識給予正確的評價和解釋。

2．課上安排的演示實驗要自己制作，彈簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明顯利于學生觀察。兩邊重物的質量選擇要合適，可使加速過程時間較長、較穩定。

3．兩個學生小實驗，拉斷線的實驗要注意器材的選擇；用彈簧秤拉鉤碼的實驗要注意現象的正確解釋。

第三篇：牛頓運動定律 機械能

牛頓運動定律 機械能

【教學結構】

牛頓運動定律

一、牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。又稱為慣性定律。

慣性：物體有保持原來勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質。一切物體都有慣性。與運動狀態無關，靜止狀態、勻速直線運動狀態、勻變速運動等，物體都有慣性，且不變。慣性的大小是由質量量度的。物體的速度不需要力來維持。

二、牛頓第二定律

1.運動狀態變化：物體運動速度發生變化，運動狀態就變化。速度是矢量，有大小，有方向，大小和方向一個變化或同時都變，都叫速度變化，加速度描述物體運動狀態變化快慢。

2.力的作用效果：改變物體運動狀態，使物體形狀或體積發生變化。

3.質量：質量是慣性的量度。質量越大，慣性越大，阻礙物體改變運動狀態作用越大。

4.牛頓第二定律：物體的加速度跟物體所受外力成正比，跟物體質量成反比。∑F=ma 等號左邊是物體所受的合外力，等號右邊是物體質量和加速度的乘積。在使用牛頓第二定律時，（1）選擇研究對象，（2）分析物體受力，（3）利用正交分解方法求物體的合力，建立xoy坐標系，根據解題方便確立x、y方向，（4）列牛頓第二定律方程，∑Fy=may，∑Fx=max（5）解方程。關鍵是正確分析物體受力，求合力。

5.力的平衡：當物體所受合外力為零時，物體為平衡狀態，即靜止狀態或勻速直線運動狀態。靜止狀態應是υ=0,a=0。單一速度為零不叫靜止狀態，使牛頓第二定律解題時，往往是一個方向運動狀態不變化，需列平衡方程，另一方向有加速度列第二定律方程，然后聯立求解。

6.牛頓第二定律的應用：（1）根據物體受力情況，使用牛頓第二定律求得加速度，然后結合運動學公式，求解位移，速度等。（2）根據運動學規律利用題給定的條件求出加速度再利用牛頓第二定律，求解力或質量。

三、牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。作用力和反作用力與二力平衡的區別：作用力與反作用力作用在兩個物體上不能使物體平衡，二力平衡一定是作用在一個物體上。作用力與反作用力一定是同種性質的力，是摩擦力都是摩擦力，二力平衡則可是不同性質的力。在確定作用力的反作用力時，一定發生在兩個物體之間，A給B的力為作用力，反作用力一定是B給A的力。

四、單位制：

基本單位：選定幾個物理量的單位為基本單位。

導出單位：利用基本單位導出的單位，例如：基本單位位移m，時間s，速s度單位：根據υ=，速度單位為m/s，即為導出單位。

t單位制：基本單位和導出單位一起組成單位制。

國際單位制：基本單位：位移：m, 質量：kg, 時間：s。又稱：米，千克，秒制。導出單位：加速度：m/s2，力：1牛頓（N）=1kgm/s2等。機械能

一、功：物體受力的作用，在力的方向上

發生位移，這個力對物體做了功。如圖1所示：W=Fscosα，物體 在F1方向上發生位移S。

α＜90°時，cosα＞0，力對物體做正功

α=90°時，cosα=0，力對物體不做功，這是很重要的情況，必須重視；帶電沿等勢面移動，電場力不做功，洛侖茲力對運動電荷不做功。90°＜α≤180°時，cosα＜1，力對物體做負功，也可理解為物體克服某力做功。

功是標量只有大小而無方向，做正功、負功只反映做功的效果。功是能量轉化的量度，做功過程是能量轉化過程。功的單位：焦耳。1焦耳=1Nm。

w功率：描述做功快慢的物理量，定義：功跟完成這些功所用時間的比值，P=。

t功率的單位1瓦（W）=1J / S，1千瓦（KW）=1000 J / S，功率是標量。

P=Fυ，F大小方向不變，υ在變化，某時刻功率P=Fυt，稱為即時功率。若

w時間t完成功為W，P=，又稱為在t時間內的平均功率，或表示為P?F?V。

t額定功率：機械在正常工作時的最大功率。機械的實際功率可以小于額定功率。當機械在額定功率下工作：P額=Fυ，速度越大，牽引力越小，在汽車起動時，速度很小，牽引力很大，且大于阻力，汽車加速運動，υ增大，F減小，加速度隨之減小，當F=f時，加速度為零，汽車有最大速度υm，汽車開始的υm做勻速運動，P額=F·υm=fυm。

二、機械能

11.動能：物體動能等于它的質量跟它的速度平方乘積的一半。Ek=m?2，動

2能是標量，動能單位：焦耳（J），靜止物體動能量為零。動能大小由m、?2共同決定。

2.重力勢能：物體的重力勢能就等于物體所受重力和它的高度的乘積。EP=mgh。勢能是標量，單位：焦耳。在研究物體重力勢能時，首先要確定重力勢能0勢能參考平面。h是相對零勢能參數面的高度，物體在“0”勢能面上面h為正，重力勢能為正表示比零重力勢能大。在0勢能面下面h為負，重力勢能為負，表示0重力勢能小。零勢能面的選擇是任意的，在解決具體問題時，以方便為選零勢能面的原則。

重力功與重力勢能的關系：重力做正功重力勢減小，做多少正功重力勢能減少多少。重力做負功，重力勢能增加，重力做多少負功，重力勢增加多少。

3.彈性勢能：被拉伸或壓縮的彈簧，內部各部分之間的相對位置發生變化，而具有的勢能。其它彈性物體形變時也能產生彈性勢能。我們主要考慮彈簧的形變勢能。

勢能：指彈性勢能和重力勢能。機械能：動能和勢能的總和。

三、機械能守恒定律：如果沒有摩擦和介質阻力（空氣阻力、水的阻力等），物體只發生動能和勢能的相互轉化，機械能總量保持不變。

對于機械能守恒條件可以理解為：只有重力和產生彈性勢能彈力做功，其它力都不做功或其它力做功總和為零，能量轉化過程中，機械能守恒。重點要求會用機械能解釋一些比較簡單的物理過程。例如：單擺在忽略空氣阻力情況下，機械能守恒，豎直上拋物體機械能守恒，它們都是動能與勢能之間的轉化。

【課余思考】

1.牛頓三定律內容是什么？第一定律與第二定律關系？在使用牛頓第二定律時應注意什么？物體的平衡條件是什么？

2.什么叫機械能守恒？機械能守恒條件是什么？

【解題要點】

例

一、下面說法正確的是（）A.物體受的合外力越大，動量越大 B.物體受的合外力越大，動量變化量越大

C.物體受的合外力越大，動量變化率越大 D.物體動量變化快慢與合外力沒關系

解析：運動物體的質量與運動速度的乘積叫做物體動量，是矢量，用P表示。P=mυ,其單位為：kgm/s，其方向與速度方向相同，設物體受的合外力F合作用

?t??0時間為t，在此時間內物體速度由υ0變到υt，其加速度a?，代入牛頓第t?t??0二定律式F合=ma=m

tm?t?m?0Pt?P0Pt?P0==，Pt?P0為動量變化量，為動量變化率。可知C選ttt項正確。

牛頓第二定律又可表述為：作用在物體上的合外力等于單位時間動量的變化。

例

二、質量為10kg的物體，原來靜止在水平面上，當受到水平拉力F后開始沿直線做勻加速運動，設物體經過時間t位移為x，且x、t的關系為x=t2，物體所受合外力大小為 第4S末的速度是 當4S末時撤去F，則物體再經過10S停止，運動物體受水平拉力F =，物體與平面摩擦因數?=。

1解析：依題意，物體做初速度為零的勻加速運動，位移公式為S=at2，與

2x=2t2比較可知a=4m / s2，F合=ma=10×4=40N。4S末的速度υ 4=4×4=16 m / s。撤掉F后在水平方向上受摩擦力f，物體做初速為16m / s的勻減速運動，經10S

2停止運動，υ ′t，a′=1.6m / s，f=ma=10×1.6=16N，F－f=40，F=40＋16=56N，4=υ 0－af又f=?mg，?== mg16 / 100=0.16。

例

三、如圖2所示，質量為m的工件，隨傳送帶運動，工件與傳送帶間無滑動，求下列情況下工件所受靜摩擦力，（1）傳送帶勻速上升，（2）以a=g / 2的加速度向下加速運動，（3）以a=g的加速度向下

加速運動。解析：選工件為研究對象，分析工件受力，如圖3所示，受重力、斜面支持力N，斜面給的靜摩擦力f，其方向

可設為沿斜面向上，建立xoy坐標，x平行斜面向上 為正，y與斜面垂直，向上為正，分解mg為

1Gx=mgsin30°=mg，沿－x方向，23Gy=mgcos30°=mg沿－y方向。

2（1）物體處于平衡狀態，合外力為零，13即f－mg=0 N－mg=0，解方程

221可得f=mg沿斜面向上。第二個方程可不解。

（2）物體以a=g / 2沿斜面向下加速運動，在x方向列牛頓第二定律方程

1f－mg=－ma，y方向方程可不列，但在很多題目中列y方向方程也是必要2的。方程中的正、負是以x軸方向而決定的，a方向向－x，故為負，將a=g / 2代入方程解得：f=0。

1（3）當a=g時，其它情況同于（2），f=－mg此負號表示與原設定方向相

21反，f大小為mg，方向沿斜面向下。

2例

四、在某次實驗中獲得的紙帶上 每5個點取為一個計數點0、1、2、3、4、5，每個計數點相對于起點距離 如圖4所示，由紙帶測量數據可知，從起點O到第5個計數點的時間間隔為

S，這段時間里小車的平均速度為

cm / s，在連續相等的時間內位移差均為

，所以小車運動可看作為

，小車的加速度為

計數點4處小車的速度為

cm / s。

解析：打點計時器每打兩個點所用時間t0=0.02S，所以每兩個計數點之間的時間間隔T=0.1S，從O點到第5個計數點所時間t=0.5S。這段時間內小車位移

s14.30為14.30 cm，平均速度V??=28.6 cm / s。

t0.5第一個T內位移S1=12.6 mm，第二個T內位移S2=33.2－12.6=20.6 mm，S3=61.8－33.2=28.6 mm，S4=98.4－61.8=36.6 mm，S5=143.0－98.4=44.6 mm，連續相等時間位移差?S=20.6－12.6=28.6－20.6=36.6－28.6=44.6－36.6=8mm。根據勻加速直Sn?Sn?1線運動：a=，可知aT2為恒量，連續相等時間內位移差一定時，此運動2T便為勻加速直線運動。

?S0.8a=2?2?80cm/s2。在勻加速直線運動中，時間中點的即時速度即等于T01.S4?S536.6?44.6?這段時間的平均速度，V4==40.6 cm / s。2T2?01.例

五、如圖5所示，質量為m的物體靜止在水平面上，物體與平面間摩擦因數為?，在與水平成

?角的恒力F作用下，做直線運動，當

位移為S時，F對物體做功為

，摩擦力做功為

，重力做功為。

解析：WF=F·Scos?直接可求得F做功。摩擦力 的做功，首先分析物體受力，如圖6所示，在 豎直方向上無加速度處于平衡

N＋F2－mg=0，N=mg－F sin?，f=?N=?(mg－F sin?)摩擦力功Wf=?(mg－F sin?)S。重力功W重=0重力與

位移方向垂直。解決功的問題關鍵是確定力的大小

和方向，位移的大小和方向，然后根據功的定義計算功。

例

六、自高為H處，以速度υ0拋出一個質量為m的小球，在不計空氣阻力的情況下，小球落地時速度大小為多少？若以相同的速度向不同方向拋出不同質量的小球，它們落地時速度大小關系是什么

解析：在忽略空氣阻力情況下，小球自拋出點落地過程機械能守恒，拋出時11機械能為E1=mgH＋m?02，落地時只有動能而無重力勢能，機械能E2=m?2。

221

1mgH＋m?02=m?2 ???02?2gh

22從上式知物體落地時的速度與物體的質量無關，與拋出的方向無關，只要拋出時速度大小相等，拋出高度相同，落地時速度應相等。

【同步練習】

1.如圖7所示，把質量為m的物體沿傾角不同斜面拉至 同一高度，若物體與不同斜面摩擦系數相同，傾角 θ1＜θ2＜θ3

（1）拉m從坡底到坡頂過程中，克服重力做 功為W1、W2、W3則（）

A.W1＞W2＞W3、B.W1＜W2＜W

3C.W1=W2=W3

D.無法確定

（2）在此過程中克服摩擦力的功為W1、W2、W3則（）

A.W′′′B.W′′′1＞W2＞W1＜W2＜W3

C.W′′′ D.不知運動狀態無法確定。1=W2=W3

2.在有空氣阻力情況下，豎直上拋一物體，到達最高點又落回原處，若過程中阻力不變，則（）

A.上升過程中重力對物體做功的大小大于下降過程中重力做功的大小

B.上升過程和回落過程阻力做功相等

C.上升過程和回落過程合力做功前者大于后者

D.上升過程重力做功平均功率大于回落過程重力做功的平均功率

3.質量為m的物體，受到位于同一平面內的共點力F1、F2、F3、F4的作用，并處于平衡狀態，當其中F2變為F2＋?F，且方向不變時，則（）

A.物體一定做勻加速直線運動 B.物體一定做變加速直線運動

C.物體的加速度一定是?F/m D.在任何相等時間內物體速度變化一定相同

4.如圖8所示，升降機靜止時彈簧伸長8cm，運動時彈簧伸長4cm，則升降機運動狀態可能是（）

A.a=1m/s2，加速下降

B.以a=1m/s2，加速上升

C.以a=4.9m/s2，減速上升

2D.以a=4.9m/s，加速下降

5.對于質量相同的甲、乙兩個物體，下列說法正確 的是（）

A.當甲、乙兩物體的速度相同時，它們所受的合外力一定相等

B.當它們受到合外力相同時，它們的動量改變得快慢相同

C.當甲、乙兩物體的加速度相同時，它們所受的合外力一定相等

D.當甲、乙兩物體的位移相等時，它們所受的合外力一定相等 6.以υ=5m/s的速度勻速上升的氣球，吊籃連同重物的質量為10kg，在500m的高空，從吊籃中落下一重物為2kg，經過10S鐘，氣球離開地面高度為多少？（g取10m/s2）

[參考答案] 1.(1)C(2)A 2.B C D 3.C D 4.C D 5.B C 6.675m

第四篇：02牛頓運動定律·牛頓第二定律·教案

牛頓運動定律·牛頓第二定律·教案

一、教學目標

1．在學生實驗的基礎上得出牛頓第二定律，并使學生對牛頓第二定律有初步的理解。

2．通過學生分組實驗，鍛煉學生的動手實驗能力。3．滲透科學的發現、分析、研究等方法。

二、重點、難點分析

1．牛頓第二定律本身是力學的重點內容，所以在學生最初接觸這個規律時就應打好基礎。

2．由于采用新的教學方法，在課堂密度加大的情況下如何完成教學進度，成為教學過程中的一個難點。

三、教具

1．學生分組實驗牛頓第二定律器材(木板、小車、打點計時器、電源、小筒、細線、砝碼、天平、刻度尺、紙帶等)。

2．計算機及自編軟件，電視機(作顯示)。3．投影儀，投影片。

四、教學過程(一)引入新課

1．復習提問：物體運動狀態改變快慢用什么物理量來描述，物體運動狀態改變與何因素有關？關系是什么？(學生回答：物體運動狀態改變快慢用加速度來描述；加速度與物體質量及物體受力有關，關系是：物體受力越大，物體加速度越大；物體質量越大，物體加速度越小。)2．引課提問：物體的加速度與物體所受外力及物體的質量之間是否存在一定的比例關系？如果存在，其關系是什么？請同學猜一猜。(當學生提出物體加速度可能與物體受力成正比，與物體的質量成反比時，教師予以表揚。)我們的猜想是否正確呢，需要用實驗來檢驗。這就是我們這節課所要研究的牛頓第二定律。

(二)教學過程 1．實驗介紹 投影：實驗裝置圖

講解：我們用小車作為研究對象，通過在小車上增減砝碼可以改變小車質量。在小車上掛一根細線，細線通過定滑輪拴一個小桶，小桶內可以放重物，這時小車受到的拉力大致是小桶及重物的重力，我們可以通過改變小桶內的重物來改變小車受到的拉力。我們研究小車的加速度a與拉力F及小車質量M的關系時，可先保持M一定，研究a與F的關系；再保持F一定，研究a與M的關系。這是物理學中常用的研究方法。

下面我們先保持小車質量不變，拉力F取幾次不同的數值，測出每一次小車的加速度a，從而研究a與F的關系。

提問：如何測出小車的加速度？(學生回答：可用打點計時器。)再追問：測加速度的公式是什么？(學生回答公式，若學生回答不清時，可幫助其答出。)

講解：怎樣才能直觀地反映出a與F是否成正比呢？我們可以借助圖象：用橫軸表示拉力，用縱軸表示加速度，若加速度隨拉力的變化圖線是一條過原點的直線，就可以說明a與F成正比。我們改變幾次拉力的大小，并測出每次拉力所對應的小車加速度，就可以得到幾組數據，每組數據對應圖象中的一個點，根據這幾個點就可以連出加速度隨拉力變化的圖象，并根據圖象作出是否成正比的判斷。

板圖：

講解：在小車運動過程中不可避免的要受到摩擦力的作用，這個摩擦力也會影響到小車的加速度，如何消除摩擦力的影響呢？我們可以把木板的一端墊高，使小車在沒有受到拉力時恰能夠在木板上做勻速運動，就是用重力的下滑分力與摩擦力平衡，這時再加拉力，小車的加速度就只由拉力而產生了。

由于一節課時間有限，所以我們共同完成這個實驗：每組只做一個拉力作用下小車產生加速度的情況，但不同的組取的拉力值不同，如第一組拉力為0.1N、第二組拉力為0.2N、第三組拉力為0.3N??而我們所用的小車質量是相同的，這樣我們把大家的數據綜合起來，就得到質量相同的小車在若干個不同拉力作用下的加速度了。

另外為了節約時間，我們采用計算機處理數據。

開機并講解：這個數據處理軟件功能是這樣的：我們只要把s1、s2、s3、s4、s5、s6及記數點的時間間隔T輸入，計算機就會自動算出小車的加速度a，并且根據輸入的對應拉力F的數值，作出a隨F變化的圖線。

2．學生實驗

實驗：(約8至10分鐘)教師巡視； 提問：學生實驗數據報出并輸入計算機； 操作：由數據得出圖線；

講解：由實驗可知，物體的加速度與所受拉力成正比。板書：a∝F 3．實驗介紹

講解：下面再保持拉力不變，研究a與M的關系。剛才我們猜測a與M可能是反比關系，怎樣才能從圖象上反映a與M是否反比呢？我們可以以1/M為橫軸，以a為縱軸，若所得圖線為過原點的直線，則表明a與1/M成正比，也就是a與1/M成反比。

下面我們仍然分組來進行實驗，我們都選拉力為0.1N，通過在小車上增加砝碼來改變小車質量，第一組取小車的質量為0.2kg、第二組取小車的質量為0.3kg、第三組取小車的質量為0.4kg??實驗數據的處理也與剛才相似，只是此時不再輸入拉力，而是輸入小車的質量M并自動換算出質量的倒數1/M，并根據幾組質量值及對應的加速度作出a隨1/M變化的圖線。4．學生實驗

實驗：(約7到8分鐘)教師巡視； 提問：學生實驗數據報出并輸入計算機； 操作：由數據得出圖線；

講解：由實驗可知，物體的加速度與物體質量成反比。板書：a∝1/M 5．結論分析

根據實驗我們證實了我們的猜想：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體質量成反比。這就是著名的牛頓第二定律。

板書：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體質量成反比。用公式表示為 a∝F/M F∝Ma 若改寫為等式，應乘一系數k F=kMa 如果我們把1牛頓定義為：使質量1千克的物體產生1米/秒2加速度的力為1牛頓，這時等式左側為1，等式右側為k。也就是說我們采用這種定義方式可以使k=1，此時牛頓第二定律的表達式為

板書：F=Ma 講解：下面我們對牛頓第二定律進行進一步的討論：首先我們可以注意剛才小車所受到的拉力，實際是小車所受到的合外力，所以牛頓第二定律中的F應為物體受到的合外力。

板書：(1)F為合外力

其次我們可以注意到小車的加速度方向與拉力方向是一致的，這就是牛頓第二定律的方向性。

板書：(2)a的方向與 F一致

另外，物體某一時刻的加速度，只由它此刻的受力決定，而與其他時刻的受力無關，這就是牛頓第二定律的即時性。

板書：(3)即時性(三)課堂小結：這節課我們通過實驗得出了牛頓第二定律，并且對這個規律有了初步的了解。牛頓第二定律是力學中的一個很重要的規律，今后我們還要進一步學習和討論。

五、說明

1．設計思路：本節課的設計出發點在于更多地調動學生參與，使其動手動腦，以提高其能力。本節課的關鍵在于電腦輔助實驗數據處理，提高了課堂密度，有可能在一節課內完成講授與實驗。本節課設計時隱含了“假說”——“實驗驗證”的科學研究方法，電腦輔助實驗數據處理，烘托了科學研究氣氛。2．本節課學生實驗器材即學生分組驗證牛頓第二定律器材，電腦軟件系自制軟件：包括表格(輸入s1至s6及T即可算出a，根據a和F或1/M的值即可在圖象中描點連線)和圖象，也可以用一些現成的軟件如Excel等。

(北京市第156中學 王方毅)

第五篇：牛頓運動定律解決問題說課稿

牛頓運動定律解決問題

（二）說課稿

主要內容包括

1．通過分析教材和學生說三維教學目標的確定

2．說教學的組織方式、教學程序及體現的教育科學理論依據 3．說板書、教學評價及教學效果

一．說結合教材和課程標準，針對學生的心理特點和認知水平，確定三維教學目標

１．說教材：《牛頓運動定律解決問題

（二）》是必修一第四章牛頓運動定律第7節內容，是本章的重點內容。本節內容有五個特點：一是物體的平衡和超重、失重問題具有一定的代表性，課本以例題的形式呈現，反映出教科書新的基本知識觀，因此本節內容知識性與分析問題的過程與方法并重；二是自由落體運動是從受力確定運動情況，超重和失重是從運動情況確定受力，所以說本節內容即是《牛頓運動定律解決問題

（一）》的延續又是牛頓運動定律的進一步應用；三是共點力作用下物體的平衡是牛頓第二定律中加速度為０，合外力為０時的特例，要通過列平衡方程進行求解；四是本節內容涉及牛頓三條定律，尤其是牛頓第二定律和牛頓第三定律的內容。還涉及到物體的受力分析尤其是共點力物體平衡的受力分析；五是本節內容涉及運用數學知識（建立坐標系）分析和處理物理問題。

２．說學生：高一學生剛剛接觸動力學知識，思維具有單一性和不確定性；受力分析還不熟練甚至出錯；對超重和失重盡管在電視上見過，或日常生活中聽說過，但基本沒有親身感悟，還存在著某些錯誤的認識；利用運動學公式解決豎直上拋運動因存在往復現象，有一定的難度，空間想象能力較差。

３．重點：共點力物體的平衡；超重和失重現象． ４．難點：物體的受力分析；豎直上拋運動的理解．

５．教學目標：知識與技能―――知道共點力作用下物體的平衡及平衡條件；知道物理學中超重和失重現象的含義，能利用牛頓運動定律進行定性分析和定量計算；能解答以自由落體運動為基礎的豎直方向的運動學問題；能運用牛頓運動定律解答較復雜的問題。過程與方法―――讓學生領會如何從受力分析入手，學會分析復雜問題的過程與方法；讓學生合作探究、研討交流解決問題。情感態度與價值觀―――讓學生親身感悟超失重現象，激發學生學習物理的興趣；讓學生觀察力傳感器實驗，培養學生科學意識。

二．說教學程序、教法、學法及教育科學理論依據

設計思想：運動學是描述物體做什么運動，而動力學是研究物體為什么這樣運動的問題，從動力學角度研究物體的平衡，超失重現象和自由落體運動，既有知識性，又有分析問題、探究過程的方法性。結合本節內容的三個“獨立知識點”，結合高一學生的認知水平，結合與前一節內容的連續性，結合市要求的“三課型五環節”和“三案教學”。確定主要采用教師演示觀察，學生體驗感悟，問題驅動，以學生為主體合作研討、教師引領下點評矯正的評研法，多媒體輔助教學，使知識主動構建，使能力得到提升。

教學方法：整個教學過程中，以教師引領，學生自主探究合作學習為主線的評研法；以實驗為基礎，逐步深入的誘思法；體現新課程改革所倡導的新的學習理念。

教學程序、教法、學法及教育科學理論依據： １．任務一：研究超重和失重――從運動情況確定受力（12分鐘）教師活動：（1）演示兩種超失重現象，引導學生觀察現象；（2）利用力的傳感器演示超失重中拉力的大小，引導學生思考；（3）引領評研“課前預習案”上系列問題（超失重中速度方向、加速度方向、兩同學黑板展示兩道計算題）讓學生展示自己的預習成果，給予鼓勵性評價；（4）歸納超失重特點，給出超失重和完全失重定義。

學生活動：（1）觀察教師的演示實驗并認真思考；（2）親身感悟超失重現象；（3）回扣研討預習案上系列問題；（4）完成“課中導學案”任務（5）理解超失重定義及其內涵知識。

教學設計說明：通過演示實驗創設物理情景，變抽象為親身感悟，在實驗研究的基礎上解決物理問題，即幫助學生掌握基本知識，又培養學生觀察、分析和探究的能力。

教育科學理論依據：教師的職責現在已經越來越少的傳遞知識，而越來越多的激勵思考（《新課程與教學改革》）

２．任務二：從動力學看自由落體運動――從受力確定運動情況（12分鐘）

教師活動：（1）描述自由落體運動的條件，引導學生受力分析；（2）演示豎直上拋運動，學生仔細觀察；（3）引領評研“課前預習案”上系列問題（豎直上拋運動上升過程的加速度、下落過程的加速度、到達最高點的時間等問題）。

學生活動：（1）積極思考，明確自由落體運動的性質及其原因；（2）觀察演示實驗現象；（3）結合“課中導學案”明確豎直上拋運動過程的特點及其運動性質。

教學設計說明：“課前預習案”上系列問題，目的是一步步的引導學生明確比較復雜的豎直上拋運動過程。

教育科學理論依據：突出獨立獲取物理知識，探究物理規律，體現以揭示規律為重點的原則。（《高中物理課程標準教師讀本》）

３．任務三：共點力的平衡條件（11分鐘）

教師活動：（1）演示三種平衡現象，學生觀察平衡的特點；（2）回扣“課前預習案”從牛頓運動定律得出平衡條件；（3）展示三角支架，分析結點“O ”的受力情況；（4）引領學生列出平衡方程，求出彈力大小。

學生活動：（1）觀察平衡現象，積極尋找平衡狀態；（2）理解三角支架上“O”點的受力情況；（3）在教師引導下列出平衡方程，求出彈力大小，完成“課中導學案”任務。

教學設計說明：平衡態是具體的一種狀態，從觀察到得出結論順理成章。三角支架的受力和施力情況易于混淆，出示模型化難為易。

教育科學理論依據：教學應以人的全面發展為本。因此：師者，所以引路、開竅、促進也。（《誘思探究學科教學論》）

4．任務四：總結本節課學習的主要知識內容和物理方法，布置“課后提升案”任務（5分鐘）

三．說板書：多媒體及導學案輔助下，主要板書課題，任務環節，共點力平衡的條件，超失重概念等內容。

四．說教學評價及教學效果：適時恰當的運用激勵評價機制，促進學生的合作交流、點評學生的展示、激發學生的思維、提高學生的能力，構建和諧的課堂氛圍，完成教學任務。但本節課內容較多，也有一定的難度，在教學中對外開發的有一定限度，練習也不夠充分，需要在“課后提升案”中加以鞏固和提高。