高三物理教案：《牛顿第二定律教案》教学设计。

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。关于好的高中教案要怎么样去写呢？为了让您在使用时更加简单方便，下面是小编整理的“高三物理教案：《牛顿第二定律教案》教学设计”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

第二讲、牛顿第二定律

主备教师：杨维君

一、【内容与解析】

1.内容：牛顿第二定律。

2.解析：本讲的内容牛顿第二定律指的是物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，其核心是F=ma,理解它关键就是要注意力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。。学生已经学过力和加速度，本节课的内容牛顿第二定律就是在此基础上的发展。教学的重点是会用牛顿第二定律解题，解决重点的关键是注意解题的要领，明确研究对象，对物体进行受力分析，然后进行正交分解。

二、【教学目标与解析】

1．教学目标

（1）．理解牛顿第二定律，能够运用牛顿第二定律解决力学问题

（2）．理解力与运动的关系，会进行相关的判断

（3）．掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能

2．目标解析

（1）理解牛顿第二定律就是指物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma。

（2）．理解力与运动的关系，会进行相关的判断就是指若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。

三、【问题诊断分析】

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是对牛顿运动定律的不理解，产生这一问题的原因是没考虑方向。要解决这一问题，就要注意力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。

四、【教学支持条件分析】

五、【教学过程】

问题一：牛顿第二定律的内容是什么？

物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必须相对应）

点评：特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。

若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。

问题二：怎样理解牛顿第二定律？

（1）瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时，加速度也为零

（2）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度与合外力的大小关系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致.

（3）同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即 F与a均是对同一个研究对象而言.

（4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系

（5）局限性：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子

【例1】 如图所示，如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是

A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大

B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上

C．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小

D．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大

解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。选CD。

变式练习1：如图所示．弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m．现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点．如果物体受到的阻力恒定，则

A．物体从A到O先加速后减速

B．物体从A到O加速运动，从O到B减速运动

C．物体运动到O点时所受合力为零

D．物体从A到O的过程加速度逐渐减小

解析：物体从A到O的运动过程，弹力方向向右．初始阶段弹力大于阻力，合力方向向右．随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大．所以初始阶段物体向右做加速度逐渐减小的加速运动．

当物体向右运动至AO间某点（设为O′）时，弹力减小到等于阻力，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大．

此后，随着物体继续向右移动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左．至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大．所以物体从O′点后的合力方向均向左且合力逐渐增大，由牛顿第二定律可知，此阶段物体的加速度向左且逐渐增大．由于加速度与速度反向，物体做加速度逐渐增大的减速运动．

正确选项为A、C．

点评：（1）解答此题容易犯的错误就是认为弹簧无形变时物体的速度最大，加速度为零．这显然是没对物理过程认真分析，靠定势思维得出的结论．要学会分析动态变化过程，分析时要先在脑子里建立起一幅较为清晰的动态图景，再运用概念和规律进行推理和判断．

（2）通过此题，可加深对牛顿第二定律中合外力与加速度间的瞬时关系的理解，加深对速度和加速度间关系的理解．譬如，本题中物体在初始阶段，尽管加速度在逐渐减小，但由于它与速度同向，所以速度仍继续增大．

问题三．如何应用牛顿第二定律解题？

①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan

对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：

∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。

②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。

③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则（或三角形定则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。

④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。

解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，标出运动情况，那么问题都能迎刃而解。

【例2】如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20Ｎ，与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?（g取10 m/s2）

解析：以物体为研究对象，其受力情况如图所示，建立平面直角坐标系把F沿两坐标轴方向分解，则两坐标轴上的合力分别为

物体沿水平方向加速运动，设加速度为a，则x轴方向上的加速度ax＝a，y轴方向上物体没有运动，故ay＝０，由牛顿第二定律得

所以

又有滑动摩擦力

以上三式代入数据可解得物体的加速度a=0.58 m/s2

点评：当物体的受力情况较复杂时，根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解．

变式练习2：质量为2kg的物体放在水平地面上，与水平地面的动摩擦因数为0．2，现

对物体作用一向右与水平方向成37°，大小为10N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度?

六、本课小结

牛顿第二定律的内容物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma （其中的F和m、a必须相对应）

相关知识

高一物理教案：《牛顿第二定律》教学设计

一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划，作为教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，帮助授课经验少的教师教学。那么如何写好我们的教案呢？下面是小编为大家整理的“高一物理教案：《牛顿第二定律》教学设计”，相信能对大家有所帮助。

高一物理教案：《牛顿第二定律》教学设计

教学目标

知识目标

(1)通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系;

(2)会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式;

(3)通过加速度与质量和和合外力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律;

(4)认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系，认识加速度与和外力间的瞬时对应关系;

(5) 能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题.

能力目标

通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力;通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力.

情感目标

培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯.

教学建议

教材分析

1、通过演示实验，利用控制变量的方法研究力、质量和加速度三者间的关系：在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系;在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系.

2、利用实验结论总结出牛顿第二定律：规定了合适的力的单位后，牛顿第二定律的表达式从比例式变为等式.

3、进一步讨论牛顿第二定律的确切含义：公式中的 表示的是物体所受的合外力，而不是其中某一个或某几个力;公式中的 和 均为矢量，且二者方向始终相同，所以牛顿第二定律具有矢量性;物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化，这就是牛顿第二定律的瞬时性.

教法建议

1、要确保做好演示实验，在实验中要注意交代清楚两件事：只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力(根据学生的实际情况决定是否证明);实验中使用了替代法，即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小.

2、通过典型例题让学生理解牛顿第二定律的确切含义.

3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿第二定律，让学生重新认识出中所给公式 .

教学设计示例

教学重点：牛顿第二定律

教学难点：对牛顿第二定律的理解

示例：

一、加速度、力和质量的关系

介绍研究方法(控制变量法)：先研究在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系;再研究在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系.介绍实验装置及实验条件的保证：在砝码质量远远小于小车质量的条件下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力.介绍数据处理方法(替代法)：根据公式 可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比.

以上内容可根据学生情况，让学生充分参与讨论.本节书涉及到的演示实验也可利用气垫导轨和计算机，变为定量实验.

1、加速度和力的关系

做演示实验并得出结论：小车质量 相同时，小车产生的加速度 与作用在小车上的力 成正比，即 ，且 方向与 方向相同.

2、加速度和质量的关系

做演示实验并得出结论：在相同的力F的作用下，小车产生的加速度 与小车的质量 成正比，即 .

二、牛顿第二运动定律(加速度定律)

1、实验结论：物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.即 ，或 .

2、力的单位的规定：若规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N.则公式中的 =1.(这一点学生不易理解)

3、牛顿第二定律：

物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.

数学表达式为： .或

4、对牛顿第二定律的理解：

(1)公式中的 是指物体所受的合外力.

举例：物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动，使物体产生加速度的合外力是物体

所受4个力的合力，即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉笔盒)

(2)矢量性：公式中的 和 均为矢量，且二者方向始终相同.由此在处理问题时，由合外力的方向可以确定加速度方向;反之，由加速度方向可以找到合外力的方向.

(3)瞬时性：物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化.

举例：静止物体启动时，速度为零，但合外力不为零，所以物体具有加速度.

汽车在平直马路上行驶，其加速度由牵引力和摩擦力的合力提供;当刹车时，牵引力突然消失，则汽车此时的加速度仅由摩擦力提供.可以看出前后两种情况合外力方向相反，对应车的加速度方向也相反.

(4)力和运动关系小结：

物体所受的合外力决定物体产生的加速度：

当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动

当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动

以上小结教师要带着学生进行，同时可以让学生考虑是否还有其它情况，应满足什么条件.

探究活动

题目：验证牛顿第二定律

组织：2-3人小组

方式：开放实验室，学生实验.

评价：锻炼学生的实验设计和操作能力.

高三物理《验证牛顿第二定律》教材分析

高三物理《验证牛顿第二定律》教材分析

考点12验证牛顿第二定律
考点名片
考点细研究：本考点的命题要点是：(1)控制变量法研究物理问题；(2)用列表法、图象法处理实验数据；(3)根据实验原理设计实验选择器材；(4)实验误差的分析。其中考查到的如：20xx年全国卷第23题、20xx年全国卷第22题、20xx年广东理综第34(1)题、20xx年全国卷第22题、20xx年天津理综第9题等。
备考正能量：本考点命题多集中在打点计时器使用、平衡摩擦力、纸带处理上，尤其是瞬时速度、加速度的计算及数据处理、实验改进与创新等。

基础与经典
1．关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中符合实际的是()
A．通过对同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过对保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过对保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
答案D
解析实验中采用控制变量法，通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，可以归纳出加速度、力二者之间的关系，再通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，可以得出加速度、质量二者之间的关系，所以D项正确。
2．(多选)如图所示为某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是()

A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
答案AD
解析题中甲图是平衡摩擦力时长木板倾角过大，牵引力为0时，小车已有加速度，丙图是平衡摩擦力时长木板倾角过小，所以选项A正确，选项C错误；丁图是平衡摩擦力时长木板倾角过小，导致图线不过原点，当小车质量m减小到一定值后才有加速度，乙图是平衡摩擦力时长木板倾角过大，所以选项B错误，选项D正确。
3．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是()
A．为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于小车和砝码的总质量
B．为减小小车、纸带受到的摩擦力对实验的影响，需把小车运动平面起始端略垫高
C．实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差
D．实验结果采用a坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断
答案ABD
解析实验结果采用描点法画图象，不是为了减小误差，而是根据图象可直观地看出物理量间变化的情况和依赖关系，故C错误。

一、基础与经典
4．某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量。
(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(填“大于”“小于”或“等于”)

答案(1)AD(2)远小于(3)小于大于
解析(1)实验中细绳要保持与长木板平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，B项错误；实验时应先接通电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确。
(2)由整体法和隔离法得到绳的拉力F＝Ma＝M＝mg，可见，当砝码桶和桶内砝码的总质量m远小于木块和木块上砝码的总质量M时，可得F≈mg。
(3)不平衡摩擦力，则F－μmg＝ma，a＝－μg，图象的斜率大的木块的质量小，纵轴截距的绝对值大的动摩擦因数大，因此m甲μ乙。
5.如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图。图中A为砂桶和砂，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池(电压为6V)，G是电键，请指出图中的三处错误：

(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________；
(3)________________________________________________________________________。
答案(1)B接滑块的细线应水平(或与导轨平行)
(2)C离电火花计时器太远
(3)E电火花计时器用的是220V的交流电，不能接直流电
解析B接滑块的细线若不平行导轨，则滑块及上面添加砝码所受的合外力则为细线拉力的水平分力。滑块离滑轮太近，则打点计时器上打下的点迹太少，不便于分析数据，打点计时器所用电源应为交流电源，不应用蓄电池。
6．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m。回答下列问题：

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？
答：____________________________________________________________________。
(2)若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。
A．m1＝5gB．m2＝15g
C．m3＝40gD．m4＝400g
(3)在此实验中，需要测得每一次牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为__________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)。
答案(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等
(2)D(3)a＝
解析(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，滑行器应能在任意位置静止不动，或推动滑行器后能使滑行器匀速运动。
(2)实验过程中应满足滑行器与挡光片的总质量M远大于砝码的质量m，即Mm，故m4＝400g不合适。
(3)由v1＝，v2＝，由匀变速直线运动位移速度关系式v－v＝2ax，可得a＝。
二、真题与模拟
7．20xx·全国卷]某物理课外小组利用图a中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：

(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。n＝2时的st图象如图b所示；由图b求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。
n12345a/m·s－20.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图c中补齐数据点，并作出an图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m·s－2)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)。
A．an图线不再是直线
B．an图线仍是直线，但该直线不过原点
C．an图线仍是直线，但该直线的斜率变大
答案(3)0.39(0.37～0.41均可)(4)an图线如图(5)0.45(0.43～0.47均可)(6)BC

解析(3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s＝at2，结合图b得加速度a＝0.39m·s－2。
(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a与n成正比，即an图象为过原点的直线。an图线的斜率k＝0.196m·s－2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm0g＝(M＋Nm0)a，解得a＝n，则k＝，可得M＝0.45kg。
(6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm0g－μM＋(N－n)m0]g＝(M＋Nm0)a，解得a＝·n－μg，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B、C项正确。
8．20xx·广东高考]某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。
(1)请完成以下主要实验步骤：按图a安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物________(填“靠近”或“远离”)计时器下端；______________________，______________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。
(2)图b和c是实验获得的两条纸带，应选取________(填“b”或“c”)来计算重力加速度。在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和________________________________________________________________________。

答案(1)靠近打开打点计时器开关释放重物
(2)b打点计时器与纸带之间的摩擦力
解析(1)为充分利用纸带，开始实验时重物应靠近打点计时器。应先打开打点计时器开关，再释放重物。
(2)c纸带先变疏后变密，表示重物先加速后减速，不是自由落体运动，b纸带间距均匀增加，故应选b。打点计时器和纸带之间的摩擦也会使测得的g偏小。
9．20xx·全国卷]某同学利用图a所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图b所示。实验中小车(含发射器)的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮。小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：

(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系。
(2)由图b可知，am图线不经过原点，可能的原因是______________。
(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是____________________________，钩码的质量应满足的条件是________________________________________________________________________。
答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量
解析(1)将图b中各点连线，得到的是一条曲线，故a与m的关系是非线性的。
(2)由图b可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力。
(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，一是摩擦力被平衡，二是绳平行于轨道平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为T，由mg－T＝ma、T＝Ma有T＝g＝，可见当mM时才有T≈mg，故第三个条件为mM。
10．20xx·廊坊质监]如图甲所示，质量为m的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的速率—时间(vt)图象。整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为L、高度为h。(取重力加速度g＝9.8m/s2，结果保留两位有效数字)

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的vt图线如图乙所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a＝________m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响________。(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变________可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过________________________________________可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。
答案(1)6.0不明显，可忽略(2)高度h改变滑块质量m、斜面的高度h，但需要保证mh乘积不变
解析(1)速度图象中，图线的斜率表示质点的加速度，即上滑时加速度大小为a1＝m/s2＝6.0m/s2，下滑时加速度大小为a2＝m/s2＝6.0m/s2，方向均沿斜面向下；由牛顿第二定律可知，滑块加速度不变，则所受合外力不变，故滑块所受滑动摩擦力可忽略不计；
(2)验证牛顿第二定律时，需要控制变量：即滑块质量一定时，改变外力，即滑块沿斜面方向的分力Gx＝mgsinθ＝mg，导轨长度不变，故只能通过改变斜面高度h来完成；在验证力一定时，即需要mg一定，改变质量m时需要保持mh乘积不变，来验证加速度与质量成反比的关系。
11．20xx·江门模拟]如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B。滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。

(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是________________。
(3)下列不必要的一项实验要求是________。(请填写选项前对应的字母)
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图象。
答案(1)2.30(2)遮光条到光电门的距离L(3)A(4)F
解析(1)由图知第6条刻度线与主尺对齐，d＝2mm＋6×0.05mm＝2.30mm。
(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度。
根据运动学公式知若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L。
(3)拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A项不必要；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B项必要；应将气垫导轨调节水平，拉力才等于合力，故C项必要；要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D项必要；故选A。
(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2＝2aL，v＝，a＝，＝2L，所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F图象。
12．20xx·石家庄模拟]为了验证质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)

(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是________。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字)。

(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的aF图象是一条直线，图线与横轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________。
A．2tanθB.C．kD.
答案(1)BCD(2)1.3(3)D
解析(1)弹簧测力计的读数的2倍等于小车受到的拉力，无需用天平测出砂和砂桶的质量，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，选项A、E错误；将带滑轮的长木板右端垫高，可平衡摩擦力，让拉力充当小车的合外力，选项B正确；为了在纸带上打下更多清晰的点，小车要靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，选项C正确；为了减小误差，需要打出多条纸带，故需改变砂和砂桶的质量，选项D正确。
(2)相邻两个计数点间还有两个点没画出，故相邻两计数点间的时间间隔t＝0.06s，逐差法求得加速度a＝×10－2m/s2≈1.3m/s2。
(3)对小车受力分析，由牛顿第二定律可得：2F＝Ma，可得：a＝F，即k＝，M＝，选项D正确，选项A、B、C错误。
13．20xx·长沙模拟]甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验。已知重力加速度为g。

(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示。其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计。实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数。则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为________。
(2)乙同学的设计如图乙所示。他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t。在坐标系中作出F的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为c。因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________________________________________________________________________________________。根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为________。
答案(1)A与B
(2)光电门A、B之间的距离x
解析(1)当A达到稳定状态时B处于静止状态，弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力Ff大小相等，B对木板A的压力大小等于B的重力mg，由Ff＝μFN得，μ＝＝，由从C上读取F1，则可求得μ，为A与B之间的动摩擦因数。
(2)物块由静止开始做匀加速运动，位移x＝at2，
a＝。根据牛顿第二定律得，对于物块，F合＝F－μmg＝ma，则F＝＋μmg，则图线的斜率为：k＝2mx，纵轴的截距为b＝μmg；k与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数：μ＝＝。

高三物理《牛顿第二定律及应用》学案分析

高三物理《牛顿第二定律及应用》学案分析

学习目标：
1.记住和理解牛顿第二定律的内容。
2.掌握用牛顿第二定律解题的一般方法和基本物理模型，并会熟练应用。
3.强化规范化解题。
考点说明：
考点测试内容测试要求20072008200920xx20xx
20牛顿第一定律A√√
21探究、实验：加速度与力、质量的关系a√√√
22牛顿第二定律(及其应用)C√√√√√
23牛顿第三定律A√√√
24力学单位制A√√
说明：1.不要求求解加速度大小不同的连接体问题，不要求求解三个及以上连接体问题。
学习过程：
一.基本问题
例题1：(2008年考题26)如图所示，一个质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，现沿水平方向对物体施加10N的拉力，g取10m/s2，求：
(1)物体运动时加速度的大小;
(2)物体运动3s时速度的大小;
(3)物体从开始运动到位移为10m时经历的时间。
知识点：⑴受力分析图
⑵牛顿第二定律：F合=ma
⑶理解：①有力就有加速度(力和加速度是瞬时对应的关系)。
②加速度的大小与合外力成正比，与质量成反比。
③加速度的方向与合外力的方向相同。
⑷运动学公式：
例题2：(2007年考题26)在平直的高速公路上，一辆汽车正以32m/s的速度行驶。因前方出现事故，司机立即刹车，直到汽车停下。已知汽车的质量为1.5×103kg，刹车时汽车所受的阻力为1.2×104N，求：
(1)刹车时汽车的加速度的大小;
(2)从开始刹车到最终停下，汽车运动的时间;
(3)从开始刹车到最终停下，汽车前进的距离。诊断训练：
1.下面说法中正确的是()
A.力是物体产生加速度的原因
B.物体运动状态发生变化，不一定需要力的作用
C.物体运动速度的方向与它受到的合外力的方向总是一致的
D.物体受外力恒定，它的速度也恒定
2.物体在合外力F作用下，产生加速度a，下面说法中正确的是()
A.在匀减速直线运动中，a与F反向B.在匀加速直线运动中，a与F反向
C.不论在什么运动中，a与F的方向总是一致的D.以上说法都不对
3.物体在与其初速度始终共线的合外力F的作用下运动。取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图所示，则在0-t1这段时间内()
A、物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大
B、物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小
C、物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大
D、物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小
二.提高题
例题3：一个质量是2kg的物体放在水平地面上，它与地面的动摩擦因数μ=0.2。(g=10m/s2)若物体受到大小为10N的水平拉力作用后由静止开始运动。问：
①加速度大小?
②经过4s钟，物体运动的位移是多少?
③若4s末撤去拉力，物体还能运动多远?
变化1：若不是受水平方向的10N的拉力，而是与水平成37°角斜向下的10N推力作用(如图示)，那么上述问题结果又是怎样?
变化2：将恒定拉力F改为弹簧推物体：
(由10年27题改编)轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁，另一端紧靠一质量m的木块(弹簧与木块没有连接)，木块与水平地面间的摩擦因数始终为，在外力作用下，木块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示，现撤去外力，木块向右运动，离开弹簧后继续滑行最终静止于B点，请定性说明从A运动到B的过程中，木块加速度大小和速度大小的变化情况。
例题4：(传送带模型)
如图所示为一绷紧的水平传送带装置，一质量m=0.5kg的物体(视为质点)，从离皮带很近处无初速地落到最左端A处，物体与传送带间的动摩擦因素?=0.1，AB两端间的距离为L=2.5m。试求：
⑴若传送带始终保持以υ=1m/s的速度顺时针移动，则物体从A运动到B的过程所需的时间为多少?并画出物体的V-t图象。
⑵欲用最短时间把物体从A处传到B处，求传送带的运行速度至少多大?
⑶若物体是以2m/s的初速度水平滑上A端，传送带还是始终保持以υ=1m/s的速度顺时针移动，则物体从A运动到B的过程所需的时间又为多少?此时物体的V-t图象又怎样呢?
变化：(两体滑动模型)
(4)如果物块以2m/s的初速度水平滑上的不是传送带，而是静止在光滑地面上的小车，其质量M=1kg，上表面动摩擦因素也为?=0.1，长度也为L=2.5m，如图示，则物块能否滑离小车?如果能，滑离时物块的速度是多少?如果不能，滑块最终距离小车最左端多远?

《牛顿第二定律》教案

《牛顿第二定律》教案

【教学目标】：1.理解牛顿第二定律的内容、表达式和适用范围.2.学会分析两类动力学问题．
【教学重点】：理解牛顿第二定律的内容、表达式和适用范围
【教学难点】：.学会分析两类动力学问题．
【教学方法】：讲练结合
一、牛顿第二定律
[基础导引]
由牛顿第二定律可知，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它．这跟牛顿第二定律有没有矛盾？应该怎样解释这个现象？
[知识梳理]
1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成________、跟它的质量成________，加速度的方向跟____________相同．
2．表达式：________.
3．适用范围
(1)牛顿第二定律只适用于________参考系(相对地面静止或____________运动的参考系)．
(2)牛顿第二定律只适用于________物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况．
二、两类动力学问题
[基础导引]
以15m/s的速度行驶的无轨电车，在关闭电动机后，经过10s停了下来．电车的质量是4.0×103kg，求电车所受的阻力．
[知识梳理]
1．动力学的两类基本问题
(1)由受力情况判断物体的____________
(2)由运动情况判断物体的____________．
2．解决两类基本问题的方法：以__________为桥梁，由运动学公式和____________________列方程求解．
：解决两类动力学问题的关键是什么？
三、力学单位制
[基础导引]
如果一个物体在力F的作用下沿着力的方向移动了一段距离l，这个力对物体做的功W＝Fl.我们还学过，功的单位是焦耳(J)．请由此导出焦耳与基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)之间的关系．
[知识梳理]
1．单位制由基本单位和导出单位共同组成．
2．力学单位制中的基本单位有________、________、时间(s)．
3．导出单位有________、________、________等.
探究一牛顿第二定律的理解
例1牛顿第二定律导学案如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的变化情况如何？
牛顿第二定律导学案总结
利用牛顿第二定律分析物体运动过程时应注意以下两点：
(1)a是联系力和运动的桥梁，根据受力条件，确定加速度，以加速度
确定物体速度和位移的变化．(2)