實踐作業(yè)“牛頓第二定律”的教學(xué)解決策略

1、牛頓第二定律”的教學(xué)解決策略牛頓第二定律是在實驗基礎(chǔ)上建立起來的重要規(guī)律，它是動力學(xué)的核心規(guī) 律，也是學(xué)習(xí)其它動力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)， 在整個高中物理的學(xué)習(xí)中有著重要的地位。這節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)類型是綜合型。在知識上要求知道決定加速度的因素、理解 加速度、質(zhì)量、力三者關(guān)系；在技能上要求能設(shè)計和操作實驗，會測定相關(guān)物理 量；體驗性上要求經(jīng)歷探究活動、嘗試解決問題方法、體驗發(fā)現(xiàn)規(guī)律過程，體會 科學(xué)研究方法控制變量法、 圖象法的應(yīng)用。 而在應(yīng)用方面，關(guān)于牛頓第二定 律的習(xí)題更是千變?nèi)f化，如果認為牛頓第二定律 就是一節(jié)求解加速度的習(xí)題 課，實在是太過片面了。在教材處理上把牛頓第二定律分為兩個學(xué)時， 第一學(xué)時主要的

2、任務(wù)是： 探究 加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系； 第二學(xué)時主要的任務(wù)是： 建立牛頓第二定律并進行初 步的應(yīng)用。 我主要從第二課時來談牛頓第二定律， 因為涉及應(yīng)用比較多， 所以我 會多從習(xí)題上來分析。題型一 對牛頓第二定律的理解 1 1、關(guān)于牛頓第二定律，下列說法正確的是 ( ( ) )A A .公式 F F= mama 中，各量的單位可以任意選取B.B. 某一瞬間的加速度只決定于這一瞬間物體所受合外力，而與這之前或之 后的受力無關(guān)C.C. 公式 F F= mama 中，a a 實際上是作用于該物體上每一個力所產(chǎn)生的加速度的 矢量和D.D. 物體的運動方向一定與它所受合外力方向一致解析：當我們采取國際

3、單位制中的單位，質(zhì)量單位 kgkg 加速度 m/s2m/s2 得到的 力 F F 的單位才是 N N 故 A A 錯；合外力方向與加速度方向保持一致，與速度方向及運 動反向無關(guān)故 D D 錯。正確答案：BCBC2 2、從牛頓第二定律知道， 無論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度， 可是當 我們用一個很小的力去推很重的桌子時，卻推不動它，這是因為 ( ( ) )A.A. 牛頓的第二定律不適用于靜止物體B.B. 桌子的加速度很小，速度增量極小，眼睛不易覺察到C.C. 推力小于靜摩擦力，加速度是負的D.D. 桌子所受的合力為零解析：桌子沒有被推動，所受合力為零，推力產(chǎn)生的加速度與靜摩擦力產(chǎn) 生的加速度

4、抵消了，答案： D D對牛頓第二定律的理解的習(xí)題一般還是比較簡單的，認真思考不應(yīng)該錯題型二力和運動的關(guān)系1.1.如圖 1 1 所示，輕彈簧下端固定在水平面上。一個小球從彈簧正上方某一 高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在 小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是（）7777/n777TA.A.小球剛接觸彈簧瞬間速度最大B.B.從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上C.C.從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的速度先增大后減小D.D.從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的加速度先減小后增大解析：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持運動的原因。由=“知, 加速度與力有直接

5、關(guān)系，分析清楚了力，就知道了加速度，而速度與力沒有直接 關(guān)系。速度如何變化需分析加速度方向與速度方向之間的關(guān)系，加速度與速度同 向時，速度增加；反之減小。在加速度為零時，速度有極值。小球的加速度大小決定于小球受到的合外力。從接觸彈簧到到達最低點，彈 力從零開始逐漸增大，所以合力先減小后增大，因此加速度先減小后增大。當合 力與速度同向時小球速度增大，所以當小球所受彈力和重力大小相等時速度最 大。故選 CDCD題型三 牛頓第二定律的瞬時性（1 1）物體運動的加速度 a a 與其所受的合外力 F F 有瞬時對應(yīng)關(guān)系。每一瞬時的 加速度只取決于這一瞬時的合外力，而與這一瞬時之間或瞬時之后的力無關(guān)。若

6、合外力變?yōu)榱?，加速度也立即變?yōu)榱悖铀俣瓤梢酝蛔儯＿@就是牛頓第二定律 的瞬時性。（2 2）中學(xué)物理中的“繩”和“線”都是理想化模型，具有如下幾個特性：1輕，即繩（或線）的質(zhì)量和重力均可視為零。由此特點可知，同一根繩（或 線）的兩端及其中間各點的張力大小相等。2軟，即繩（或線）只能受拉力，不能承受壓力（因繩能彎曲）。由此特點 可知，繩與其他物體相互作用力的方向是沿著繩子且背離受力物體的方向。3不可伸長：即無論繩子所受拉力多大，繩子的長度不變。由此特點知，繩 子中的張力可以突變。（3 3）中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有如下幾個特 性：1輕：即彈簧（或橡皮繩）的質(zhì)量和重力均可

7、視為零。由此特點可知，同一 彈簧的兩端及其中間各點的彈力大小相等。2彈簧既能受拉力，也能受壓力（沿彈簧的軸線）；橡皮繩只能受拉力，不 能承受壓力（因橡皮繩能彎曲）。3由于彈簧和橡皮繩受力時，其形變較大，發(fā)生形變需要一段時間，所以彈 簧和橡皮繩中的彈力不能突變。但是，當彈簧和橡皮繩被剪斷時，它們所受的彈 力立即消失。1 1、如圖所示，豎直光滑桿上套有一個小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與 小球相連，另一端分別用銷釘 M M N N 固定于桿上，小球處于靜止狀態(tài)，設(shè)拔去銷 釘 M M 瞬間，小球加速度的大小為J。若不拔去銷釘 M M 而拔去銷釘 N N 瞬間， 小球的加速度可能是（）A.A.:八廠，

8、豎直向上B.B./ / ，豎直向下C.C.，豎直向上D.D.，豎直向下解析：原來小球處于靜止狀態(tài)時，若上面的彈簧為壓縮狀態(tài)，則拔去 M M 瞬間 小球會產(chǎn)生向上的加速度: :T T 亠，拔去 N N 瞬間小球會產(chǎn)生向下加速度。設(shè)拔 M M 前靜止：聯(lián)立33 式得拔去 N N 瞬間小球產(chǎn)生的加速度可能為防 2222 訕匚方向豎直向下。原來小球處于靜止狀態(tài)時，若上面的彈簧為拉伸狀態(tài)，則拔去 M M 瞬間小球會 產(chǎn)生向下的加速度!，拔去 N N 瞬間小球會產(chǎn)生向上加速度，如圖所示拔 M M 瞬間：宀-拔 N N 瞬間：二c-:聯(lián)立33 式得：拔去 N N 瞬間小球產(chǎn)生的加速度可能為一 ；-，方向豎直

9、向上。上下彈簧的彈力分別為昭甌。在各瞬間受力如圖所示拔 M M 瞬間：宀 =二抜瞬間抜 N N 瞬間靜止拔 M M 瞬間拔 N N 瞬間拔 M M 前靜止：宀住=-二綜上，正確答案為 BCBC小結(jié)：這種瞬時性問題就難多了，不僅涉及受力分析，還對繩子和彈簧這兩 類物理模型的理解有要求，是重點也是難點。題型四連接體問題此類問題通常是對兩個物體組成的整體運用牛頓第二定律求出整體的加速 度，然后用隔離法求出物體間的相互作用力。1 1、如圖所示，質(zhì)量為 2m2m 的物塊 A A,與水平地面的摩擦不計，質(zhì)量為 m m 的 物塊 B B 與地面的摩擦因數(shù)為，在已知水平推力 F F 的作用下，A A、B B

10、做加速運動, 則 A A 和 B B 之間的作用力為_。A-AB/解析：由題意知，地面對物塊 A A 的摩擦力為 0,0,對物塊 B B 的摩擦力為 對 A A、B B 整體，設(shè)共同運動的加速度為 a a，由牛頓第二定律有：F -對 B B 物體，設(shè) A A 對 B B 的作用力為，同理有題型五臨界問題在臨界問題中包含著從一種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象，或從一物理過程轉(zhuǎn)入另一物理過程的轉(zhuǎn)折狀態(tài)。常出現(xiàn)“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言 敘述。1 1、一斜面放在水平地面上，傾角，一個質(zhì)量為 0.2kg0.2kg 的小球用細 繩吊在斜面頂端，如圖所示。斜面靜止時，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不

11、 計斜面與水平面的摩擦，當斜面以八的加速度向右運動時，求細繩的拉力及斜面對小球的彈力。（g g 取 ）解析：斜面由靜止向右加速運動過程中，當 a a 較小時，小球受到三個力作用，此時細繩平行于斜面；當 a a 增大時，斜面對小球的支持力將會減少，當 a a 增大到 某一值時，斜面對小球的支持力為零；若 a a 繼續(xù)增大，小球?qū)帮w離”斜面， 此時繩與水平方向的夾角將會大于 B B 角。而題中給出的斜面向右的加速度QiT，到底屬于上述哪一種情況，必須先假定小球能夠脫離斜面，然后求 出小球剛剛脫離斜面的臨界加速度才能斷定。設(shè)小球剛剛脫離斜面時斜面向右的加速度為，此時斜面對小球的支持力恰好為零，小

12、球只受到重力和細繩的拉力，且細繩仍然與斜面平行。對小球受力 分析如圖所示。聯(lián)立以上三式得:易知 乜 工,-,代入數(shù)據(jù)解得：.因為， r，所以小球已離開斜面，斜面的支持力同理，由受力分析可知，細繩的拉力為丹 J J 飯+ （燉曰） 2 2 83?/83?/此時細繩拉力與水平方向的夾角為a =arctanarctan = = 4545 ma題型六對系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律1 1、如圖所示，質(zhì)量為 M M 的框架放在水平地面上，一個輕質(zhì)彈簧固定在框架 上，下端拴一個質(zhì)量為 m m 的小球，當小球上下振動時，框架始終沒有跳起，在框 架對地面的壓力為零的瞬間，小球加速度大小為（ ）A.A. g gB.B.宀C.C. 0 0D.D.解析:解法一：分別以框架和小球為研究對象, 分析如圖所示對框架：-心對小球：廠：M +朋LJ = -g所以 ，方向向下。解法二：以框架和小球 整體為研究對象，框架和小球所受的重力為M + m)g，框架對地的高度不變，其加速度為零，故合外力提供小球做加速運動所需的