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4.3牛顿第二定律
【教材分析】
本节是人教版教材物理第四章第三节的内容。《牛顿第二定律》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主体题的内容，课程标准要求为：理解牛顿运动定律，能用运动定律解释生产生活中的有关现象，解决有关问题，逐步形成运动与相互作用的观念，以牛顿运动定律为载体，提升物理素养水平。
本节在分析上节课实验的基础上，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，定量的回答了物体运动状态的变化率——加速度与它所受的外力的关系，以及加速度与它本身质量的关系，得出了牛顿第二定律的数学表达式。同时本节教材突出了力的单位1N的物理意义，为下一节力学单位制的内容做准备，本节内容在本章中起到承上启下的作用，因而成为了运动学的核心，也是学习其它动力学规律的基础。所以本节在本章乃至本册，甚至整个高中物理中具有非常重要的地位。
【教学目标】
1.通过分析探究实验数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式，并准确表述牛顿第二定律的内容，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。
2.能根据1N的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=kma变成F=ma的，体会单位的产生过程。
3.能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。
4.学会用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度
【教学重难点】
【教学重点】
1.对于牛顿第二定律的理解.
2.对于牛顿第二定律的简单应用.
【教学难点】
1.牛顿第二定律的瞬时性、矢量性、独立性、因果关系.
2.应用牛顿第二定律解决问题.
【新课导入】
教师介绍故事,1008年，日羊国定航局岁射了一枚探测火星气象的卫星，预定于1999年9月23日抵达火星缺而研空人员惊讶地岁现，卫星没有进入预定的轨道，却陷入了火星大气层，很快就烟消云散了。美国宇航局的官员经过紧急调查．发现问题居然出在有些资料的计量单位没有把英制转换成国际单位制。造成的损失有多大呢 单单卫星的造价就高达1.25亿美元。如果有统一的度量衡计量单位制，这样的损失本是可以避免的。
教师提出问题:单位的不统一会造成什么样的困难
教师总结:单位的统一有利于不同国家和地区之间进行文化交流和经贸往来，可以促进科学文化尽快地发展，使全球人类能够共享文明进步的成果。
【新课讲解】
（一）牛顿第二定律的表达式
问题思考（小组讨论）
问题1：牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？
问题2：在牛顿第二定律表达式F=ma中，哪些是矢量，哪些是标量？这两个矢量的方向关系是怎么样？
问题3：合力为零的物体可不可能有加速度？
问题4：F、m、a三者一定对应同一个物体吗？
问题5：一质量为1kg的物体静置在光滑水平面上，0时刻开始，在水平向右的方向上施加大小为2N的力F1，则
(1) 物体产生的加速度是多大？
(2)若在3s末给物体加上一个大小也是2N水平向左的拉力F2,则物体的加速度是多少？
问题6：为了使k=1，牛顿第二定律中其他物理量的单位应该如何确定。
小组讨论，展示结论，小组间补充。
教师总结：牛顿第二定律的基本特性
因果性：力是产生加速度的原因
矢量性：加速度的方向由合力的方向确定
瞬时性：加速度与合力的总是同时产生、同时变化、同时消失的
同体性：F、m、a三者对应同一个物体
独立性：作用在物体上的每个力都将独立产生各自的加速度，且遵循牛顿第二定律
统一性：为使k=1，F、m、a三者必须统一使用国际单位制中的单位
相对性：牛顿第二定律必须是对相对地面静止或做匀变速直线运动的参考系而言。
局限性：牛顿第二定律只能解决惯性参考系中宏观物体的低俗运动问题。
（设计意图）加深学生对本节重点的理解，突破难点，培养学生科学思维和严谨态度，培养学生独立思想解决问题的能力和表达自己观点的能力。
（二）力的单位
思考：中k的值取决于F、m、a的单位的选取。取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2）时，k=1。我们在初中已经学过，在国际单位制中，力的单位是N，那么请同学们思考根据牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，如何确定力的单位？
请同学回答，教师总结：在F＝kma公式中：当k＝1时，质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度，则这个力F＝ma＝1kg·m/s2，所以力F的单位就是千克米每二次方秒。
所以力F的单位：F＝ma＝kg·m/s2读作：千克米每二次方秒。
后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示（展示牛顿图片）
【板书】
一、牛顿第二定律
内容:物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。
表达式：F=kma
二、力的单位
1．力的单位：F＝ma＝1kg·m/s2读作：千克米每二次方秒。
2．牛顿第二定律：F合=ma m:kg，a:m/s2，F：N （纪念牛顿）
三、对牛顿第二定律的理解
(1)因果性(2)矢量性(3)瞬时性(4)同体性(5)独立性(6)统一性（7）相对性（8）局限性

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