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课题 第一章 运动与力 第五节 牛顿运动定律 2课时
教 学 目 标 知识目标 1. 理解牛顿第一定律，知道质量是物体的惯性大小的量度； 2. 掌握牛顿第二定律，知道加速度与力和质量的关系； 3. 理解牛顿第三定律，进一步了解作用力与反作用力的性质； 4. 理解国际单位制中力学的基本量和基本单位。
能力目标 1. 能够利用牛顿第一定律，解释一些惯性现象； 2. 能运用牛顿第二定律，进行简单的计算； 3. 通过对牛顿运动定律的学习，说出其在生产、生活中的一些应用。
情感目标 1. 通过对牛顿第一定律的学习，增加自身的创造性思维品质； 2. 学习科学家敢于质疑、坚持真理的献身精神。
重点 牛顿第二定律
难点 牛顿第二定律、牛顿第三定律
教具 多媒体展示系统、牛顿第二定律实验演示仪器、牛顿第三定律实验演示系统
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图1-55，展示出“嫦娥一号”探月卫星奔月的轨道图。 提问：同学们通过观看这幅图片，能说出的大致过程吗？ （一般情况下，学生能回答出卫星在此过程中，做什么运动，但是不知道卫星为什么能这样运动。） 引入课题： 我们今天就来讨论一下有关力和运动之间的关系问题——第五节 牛顿运动定律。 二、牛顿第一定律 教师从历史的角度来讲述人类对力和运动关系的认识过程。 公元前4世纪，古希腊的哲学家亚里士多德得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就保持静止。 16世纪末，教师展示伽利略的理想实验——教材图1-56。给学生说明如果没有摩擦，小球将要沿着水平面以恒定的速度持续运动下去的推理过程。 英国的物理学家牛顿总结出：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律，又叫惯性定律。 结合生活，列举一些实例，如：带球上篮、汽车上的安全带的作用，等等。 三、牛顿第二定律 牛顿第一定律告诉我们，物体如果不受外力，它将保持原来的运动状态。由此可以知道，如果物体受到外力作用，物体的运动状态必将改变。牛顿第二定律就是描述外力与运动的改变之间的定量关系。 教师通过几个实例说明：力是物体运动状态改变的原因。 例如：火车的加速、减速；抛物体做的曲线运动。 下面研究在直线运动中物体受力与加速度之间的关系。 演示实验一：加速度与物体受力的关系。 放在光滑的水平滑道上的两个质量相同的小车，在不同的水平拉力下做匀加速运动。（其中一个拉力是另一个的2倍）让学生注意观察两辆小车产生的位移的不同。（学生能发现位移之比也是1︰2，从而可以推断出加速度之比也是1︰2） 教师总结：通过大量实验，我们可以归纳出：质量相同的物体，加速度与其所受的外力成正比。即 结合生活：不同的汽车加速性能不同，就是因为它们的牵引力不同。 演示实验二：加速度与物体质量的关系。 在相同的拉力作用下，演示不同质量的小车的加速情况。（可以让一辆小车的质量是另一辆质量的2倍）让学生注意观察两辆小车产生的位移的大小。（进一步推出加速度与物体质量的关系。） 教师总结：在大量实验的基础上，可以归纳出：在相同外力作用下，物体的加速度与其质量成反比，即 物体的加速度跟所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。 通过选择合适的单位，牛顿第二定律可用数学公式表示为 说明：由牛顿第二定律可以看出，质量不同的物体，运动状态改变的难易程度不同，或者说它们的惯性大小不同。因此，质量是物体惯性大小的量度。 生活中的实例：多级火箭、歼击机的副油箱、锻工的铁砧、车床被固定在地面上、火车道口提前限行等。 例题：吊车要在10 s内将地面上的货物吊到10 m高处，货物的质量是2.0×103 kg，假设货物被匀加速吊起，问吊车缆绳对货物的拉力是多少？ 本题是向学生演示牛顿第二定律的应用方法，因此要引导学生学习分析问题的方法，了解牛顿第二定律的重要性。 用多媒体展示系统展示教材图1-59。 分析 以货物为研究对象。货物匀加速向上运动，可判断货物受到的合力向上。由货物的运动状态和匀变速直线运动的规律，可以求出它的加速度。再对货物进行受力分析，如图所示，货物受到两个力的作用：竖直向上的拉力F和竖直向下的重力G，应用牛顿第二定律即可解出拉力的大小。 解 由匀变速直线运动的位移公式及，得 m/s2 = 0.20 m/s2 由货物的受力分析，可知 F合＝F－G = ma F ＝G + ma ＝ mg + ma ＝（2.0×103×9.8 + 2.0×103×0.20）N ＝ 2.0×104 N 结论 由本题可以看出，在吊车向上加速吊起货物时，货物对缆绳的拉力要超过货物的重力，这种现象叫作超重现象。 举例说明超重现象是生活中常见的现象，例如，在升降电梯里可以体验到超重现象，也可以体验到失重现象。教材中以凡尔纳设计的巨型大炮发射的宇宙飞船为例，让学生明白有些小说、影视作品中的情节在真实的生活中是不可能实现的。同时让学生了解现代宇航员工作的艰辛以及他们的献身精神，培养学生对科学工作的正确的态度。 做一做：布置一个课后作业，即制作加速度计，下次上课时展示、讨论、计分。 四、牛顿第三定律 力是物体间的相互作用。两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体有力的作用，后一个物体一定同时对前一个物体有力的作用。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。 演示实验：用传感器研究作用力与反作用力的关系（也可以用两个弹簧秤进行演示）。 由于学生对此知识点的内容在初中就有所了解，因此不需要详细讲解。但要强调以下内容： 大量实验证明：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这就是牛顿第三定律。用公式可表示为 F = －F＇ （1）作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时消失。 （2）作用力与反作用力是同种性质的力。如：作用力是万有引力，反作用力也一定是万有引力；作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力。 （3）作用力和反作用力总是分别作用在两个物体上，各自产生各自的作用效果，不能平衡，不能抵消。 生活中的实例：人走路、自行车前进、火箭和喷气式飞机的飞行。 五、力学单位制 在力学中，我们已经学过很多物理量，如长度、时间、质量、速度、加速度、力、压强等。然而，其中最基本的物理量只有三个：长度、时间和质量，其余的物理量都是由它们通过公式推导出来的。例如速度、加速度等。 我们把长度、时间和质量这三个物体量的单位叫作基本单位，其余的物体量的单位叫作导出单位。基本单位和导出单位一起组成了单位制。 在国际单位制（SI）中，取m（长度单位）、kg（质量单位）、s（时间单位）作为基本单位。 学生观看图片 学生思考并尝试回答 板书 学生观察 板书 板书 学生观察 板书 学生观察 板书 板书 板书 板书 板书 板书 学生自己设计、制作 学生观察 板书 板书 板书 板书 板书
小 结 牛顿运动定律 1．牛顿第一定律 一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律。由于我们把物体总保持原来运动状态的性质叫作惯性。因此，牛顿第一定律又叫惯性定律。 2．牛顿第二定律 物体的加速度跟所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。 用数学公式表示为： 由牛顿第二定律可以看出，质量是物体惯性的大小的量度。 3．牛顿第三定律 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这就是牛顿第三定律。 4．力学单位制 在力学中，我们把长度、时间和质量这三个物体量的单位（m、s、kg）叫作基本单位，其余的物体量的单位叫作导出单位。基本单位和导出单位一起组成了单位制。 回顾本节知识；体会思考方法；感受情感态度 因为本节内容较多，因此以教师讲解为主。与学生互动的机会较少，因此本节课后最好安排一节习题课，帮助学生消化理解本节知识
随 堂 练 习 练习1－5 1．答 典型的气囊系统包括两个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果信号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。 2．解 运载火箭起飞时除受到向上的推力F外，还受到重力G的作用，火箭所受合力为： F合＝F－G＝F－mg＝（5. 92×106－4.6×105×9.8）N＝1.41×106 N 根据牛顿第二定律F合＝ma，可知： m/s2＝3.1 m/s2 3．解 以动车组列车为研究对象。它除在竖直方向上受到重力、支持力外，在水平方向上还受到牵引力F和阻力Ff的作用。列车的重力、支持力平衡、抵消，牵引力和阻力产生的合力在水平方向上，使列车做匀变速直线运动。由受力分析及牛顿第二定律可知： m/s2＝0.4 m/s2 5．答 这种说法错误在于：作用力与反作用力是分别作用于两个物体上，马拉车的力作用在车上，车拉马的力作用在马上，不能抵消。车能否被拉动决定于车在水平方向上所受合力的作用。车在水平方向上，受到马的拉力和地面摩擦力的共同作用。当马的拉力大于地面摩擦力时，合力向前，车就会向前加速运动。 6．答 分别用左右手的两根手指捏住一张平整的纸片的两端，慢慢用力，不能将纸同时撕成三块。因为纸片只受两个力的作用，只能将纸一下撕成两块，不可能同时撕成三块。 如果在中间先撕开两个缺口（即使是轻轻一拉就将断开的两个缺口），用左右手的两根手指捏住纸片的两端，慢慢用力，也只能将它撕成两块。这是因为根据牛顿第三定律可知，作用在两个缺口上的力都是相等的，而两个缺口肯定是不同的，因此总有一个先断开。 思考并回答
课 后 作 业 练习1-5 4．解 以该航天员为研究对象。它受到重力mg、支持力FN，在竖直方向上和火箭一起做匀变速直线运动。火箭的初速度v0 = 0，时间t = 12 s时，火箭到达了距地面高度h = 216 m，根据匀变速直线运动的位移公式可知： m/s2＝3 m/s2 又根据牛顿第二定律: F合＝FN－mg＝ma FN＝mg＋ma＝80×9.8＋80×3 N＝1 024 N 要求学生独立完成

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