时间：2023-05-30 10:26:34
关键词：牛顿第二定律；电磁感应；瞬时性
牛顿第二定律是动力学基础，从新课程中课本内容的安排上是对前面三章所学内容的综合运用。它是学生在高中物理学习过程中必须掌握的处理物理问题的第一种方法，也是解决高中物理问题最基本的方法之一，要求每一位学生认真地掌握好。在新课的教学过程中我们都会给学生强调：牛顿第二定律具有瞬时性，即物体在某一时刻或某一位置可以用牛顿第二定律列式，而要对全过程用牛顿第二定律列式求解时物体必须是做匀变速直线运动。可是在《电磁感应》一章的学习中确实又常碰到安培力是变力的有关物理习题，而且有一定的难度。那这类习题应该怎样处理呢？在这里通过几个例题以达抛砖引玉之用。暂且把形式F=mΔv/Δt叫做牛顿第二定律的微分形式。这里也就是说这种形式的运用。
1.如图所示，很长的光滑磁棒竖直固定在水平面上，在它的侧面有均匀向外的辐射状的磁场。磁棒外套有一个质量均匀的圆形线圈，质量为m，半径为R，电阻为r，线圈所在磁场处的磁感应强度为B。让线圈从磁棒上端由静止释放沿磁棒下落，经一段时间与水平面相碰并反弹，线圈反弹速度减小到零后又沿磁棒下落，这样线圈会不断地与水平面相碰下去，直到停留在水平面上。已知第一次碰后反弹上升的时间为t1，下落的时间为t2，重力加速度为g，不计碰撞过程中能量损失和线圈中电流磁场的影响。求：
（1）线圈第一次下落过程中的最大速度υm。
（2）第一次与水平面碰后上升到最高点的过程中通过线圈某一截面的电量q。
（3）线圈从第一次到第二次与水平面相碰的过程中产生的焦耳热Q。
点评：本题利用牛顿第二定律表达式中加速度的定义式的变形式Δv=aΔt，然后对ΔV进行求和就可以得到V的值，对Δt进行求各和就可以得到时间t的值，利用Δh=VΔt可以得到位移的值。利用Δq=IΔt计算通过导体某一截面的电荷量。
2.如图所示，竖直平面内有一边长为L、质量为m，电阻为R的正方形线框在竖直向下的匀强重力场和水平方向的磁场组成的复合场以初速度v0水平抛出。磁场方向与线框平面垂直，磁场的磁感应强度随竖直向下的z轴按B=B0+kz的规律均匀增大。已知重力加速度为g。求：
（1）线框竖直方向速度为v1时，线框中瞬时电流的大小；
（2）线框在复合场中运动的最大电功率；
（3）若线框从开始抛出到瞬时速度大小达到v2所经历的时间为t，那么线框在时间t内的总位移大小为多少。
点评：第（3）问，对时间求和时就得到总时间，而对Z方向的位移进行求和时就可以得到Z轴方向上的位移。当然这是微积分的雏形，高中物理教材中是]有出现用微积分求物理问题的。但是求各思想是在推导位移公式时就已经出现这种数学方法了，当时教学时我们都告诉学生这是微元法，学生掌握了这种方法后，我想这种方法出现也是可以的，学生掌握起来也是很容易的。
总之，在这些应用的例子中我们可以发现牛顿第二定律在这类习题的求解过程中，一定要想一切办法将变化的力或其他的物理量化变为不变，这就要对过程进行无限地细分，直到将变的量化为不变的量。然后又将这样的关系对其进行求和，有需要重组的就进行重组，然后对其进行求和就可以得到其他的物理量，使所要解决的问题会顺利得到解决。
参考文献：
牛顿第二定律具体地、定量地回答了物体加速度与它的受力以及自身的惯性-质量的关系，因而成为了牛顿物理学的核心。本节课开始之前，学生已经学习了牛顿第一定律，定性的知道了力是产生加速度的原因，质量是惯性大小的唯一量度，而惯性表现物体运动状态改变的难以程度，换句话说，加速度与力和质量都有关系。然后学生在实验室完成了加速度与质量、力的关系的探究，获得了数据，通过数据处理，得到了m一定时，加速度与力的大小成正比，F一定时，加速度与质量成反比这样的结论。在这样的理论和实践的前提下，开始本节知识的学习，遵循了循序渐进的学习过程，有利于知识的正迁移。
一、教学目标和重难点
基于以上教材分析和学情分析，本节课制定了以下目标：
1.知识与技能：（1）理解牛顿第二定律的内容和表达式；（2）知道1N的定义；（3）理解牛顿第二定律的特性（4）能够用牛顿第二定律求加速度。
2.过程与方法：（1）以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，提高学生的分析概括能力；（2）通过1N的定义，体会单位的产生过程；
3.情感、态度、价值观：体会到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法，提升对物理学的兴趣。
教学重点：正确理解并运用牛顿第二定律；
教学难点：体会牛顿第二定律是确立运动与力之间关系的桥梁，体会定律中的因果性、瞬时性等特征。
二、教学教法
本节课采用多媒体和板书相结合的方式进行，在产生力的单位的过程中，采用小组讨论方式获得1N的意义。在课堂总结环节，通过问答确认本节课目标是否达成。
三、教学过程
本节课首先从问题引入，通过展示学生上一节探究实验的结果，即依据数据画出的a-F图像和a-1/m图像，总结出牛顿第二定律的文字表述。通过数学知识将定律表述为F=kma；引导学生体会比例系数k的值是由m、a的单位决定的，并给出1N的定义，通过小组讨论，当质量单位取克、克拉时，k的取值，深化只有当都采用国际单位制时，k才取1，牛顿第二定律的表达式简化为F=ma。
然后通过教师推桌子推不动，引导学生理解公式中F为合外力，并进一步讨论力和运动的关系。
通过举例详细阐述牛顿第二定律的因果性、矢量性、瞬时性、独立性、同一性这些特性，并简要说明还有相对性这个特点。帮助学生正确理解牛顿第二定律。
通过课本上的例1和斜面上物体沿斜面下滑的加速度求解，引导学生对物体的运动和受力进行分析，体会牛顿第二定律的桥梁作用，可以运用牛顿第二定律求得物体的加速度，对定律进行简单应用。
最后，通过提问的方式引导学生回顾本节课重点内容。
四、教学反思
本节汇报课整体达成了教学目标，学生清晰的理解k的取值，牛顿第二定律的内容和特性，会求简单问题的加速度。但是也存在不足：
1.对于牛顿第二定律瞬时性和同一性的理解，限于课堂时间有限，需要学生在后续解决问题的过程中不断深化。
一、关于牛顿第一定律
定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。理解时应注意：
(1)牛顿第一定律是建立在伽利略可靠的实验事实基础之上，尤其注意伽利略理想实验这一科学推理的思维方法，正确认识力不是维持物体运动的原因。(2)牛顿第一定律的前面内容所描述的是一种理想化的状态。即物体不受外力(或受合外力为零)作用的状态。无法用实验验证，其主要原因是外界因素无法彻底排除掉。牛顿第一定律后一句叙述则告知我们利是改变物体运动状态的原因。(3)牛顿第一定律指出了任何物体在任何情况下都具有一种固有的属性――惯性，它与物体的运动状态、所处位置等一切外界因素无关，不能克服和避免。(4)牛顿第一定律指明了“力是物体产生加速度的原因”。从而使力的概念更加完善和充实。同时要注意外力的作用只能改变物体的运动状态，而不能改变物体的属性。(5)牛顿第一定律是确定建立惯性参考系的基础。(6)从形式上看，牛顿第二定律在合外力为零的情况下归结为第一定律。
但从根本上说这是很大的误解，没有第一定律就没有“惯性参考系”、“力”这些概念，第二定律也无从谈起。第一定律是第二定律的基础，并不是第二定律的特例。
二、关于牛顿第二定律
定律内容：物体的加速度跟物体所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向和外力的方向相同，表达方式为F∝ma或a∝F／m。理解时应注意：
(1)首先认识什么叫运动状态的改变，从根本上说，运动状态的改变就是速度的改变，当然包括速度大小改变或速度方向的改变，以至速度的大小和方向同时变化。进一步认识力是物体运动状态改变的原因。(2)认识力和加速度的因果关系。力是外因，加速度是力作用在物体上所产生的效果，有力才有加速度；力发生变化，加速度也发生变化；力消失，加速度亦消失；加速度与力具有瞬时性。(3)明确各物理量单位之间的关系。从实验中得到F∝1／m；则得到F=kma，当采用国际单位制，并规定使质量为1千克的物体产生1米／秒的加速度的合力为1牛顿k=1，F=ma。(4)力和加速度具有同向、瞬时，正比关系。(5)由F=ma可知，当F不变时，a∝c 1／m说明，质量越大的物体运动状态不易改变，所以质量是物体惯性大小的量度。(6)F=ma中的F指的是物体受到一切外力的合力。(7)从F=ma推导出的m=F／a，并不是说物体的质量与立成正比、与加速度成反比，对同一物体来说，比值是不变的，她反映了物体的一种属性(物体所含质量的多少)F／a仅仅是量度质量大小的方法。(8)ma并不代表力。它反映的是质量为m的物体在力的作用下运动状态的变化情况。
三、关于牛顿第三定律
定律内容：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，作用在一条直线上。
理解时应注意：
(1)作用力和反作用力总是成对出现同时产生。同时消失。(2)作用力和反作用力是可以任意选择，没有主次之分。(3)作用力和反作用力是同一性质的力。即弹力的反作用力一定是弹力，摩擦力的反作用力一定是摩擦力，万有引力的反作用力一定是万有引力。(4)作用力和反作用力大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，产生不同的作用效果，永远不会抵消，不能求合。(5)物体的相互作用可以通过“场”相互作用或两个物体直接接触发生作用。
关键词：牛顿第二定律；性质；地位
中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）23-008-01
一、牛顿定律的五个性质
1、矢量性
因为力是矢量，加速度也是矢量，这里导致牛顿第二定律的表达式：F=ma也是一个矢量式。相应的力方向改变，必然导致加速度方向改变。这个性质决定了后面我们对研究对象受力分解和合成时要遵循平行四边形法则。
2、瞬时性
牛顿第二定律表明：F与a存在瞬时关系，a对应于该时刻的F，如果F改变，那么a
也要随之改变。
3、同一性
这里也是学生容易犯错的地方之一，式子中的力、质量和加速度是针对同一个物体或者系统的，而非不同的物体。并且要注意这里的a是针对同一个参考系而言的，对于非惯性系相应式子不一定成立。而参考系一般选择地球。
4、独立性
我们知道作用于物体上的力不止一个，那么加速度我们一般只说一个，是因为我们考虑的是和加速度。而这里要注意，事实上是每一个力对应一个加速度。这也是后面对物体的受力进行正交分解的前提。
5、相对性
这个和同一性有些类似，因为我们知道牛顿运动定律只适用于宏观低速的物体。所以参考系我们一般选择地球。对于牛顿第二定律，学生容易犯的另一个错误是：认为质量与加速度成反比，与力成正比。这里要注意，对于一个物体或者一个系统，我们一般认为其质量是不变的，这里要特别注意。
二、牛顿定律的地位
对于其地位，我们知道其是连接运动学和动力学的桥梁。为学生学习力学奠定了重要的基础，作为受力分析之后的综合列式的式子，其样式固定，但内容却千变万化，导致学生不能很好的理解这里，其结果是后面涉及到受力分析和综合列式的时候，学生都无存下手。而对其研究采用的控制变量法，也是高中物理学习的重要方法之一。要研究两个量之间的关系，必须要保持其他的量一定，或者不变。这种研究方法对我们的科学研究也具有重要意义。
而在实验探究中的一些方法，对学生学习物理也具有一定的指导意义，比如我们利用mg=Ma代替mg=（M+m）a，是一种近似的思想，我们在粗略的计算时，经常要用到这种思想方法。这和学生追求精确的思想相互矛盾，但是却是一种有效的思想方法。
总之，作为物理必修部分的一个重要知识点，牛顿第二定律不仅仅是简单的一个公式几行字，而是一个联系运动学和动力学的桥梁，我们要发挥好桥梁的作用，使学生学会这部分知识，学好这部分知识。并且以此为契机，学会融会贯通，达到学好高中物体的目的。
力学教学是中学物理教学的入门和基础，因而作为动力学基础的牛顿定律，在中学物理教学中的基础地位是明确的。牛顿运动定律在中学物理教学中的地位和作用不仅表现为知识结构中的基础要性，更突出地表现在对学生科学思维素质的培养和分析问题、解决问题的能力培养方面。
首先，牛顿运动定律是学生第一次面对的重要科学定律，它所支配的运动又是学生常见的机械运动。学生在生活中接触到很多力以及物体的运动现象，已形成了一些感性的体验或看法。这些看法与科学概念可能相去甚远，有的还是错误的，但总归是已有相当的感性认识基础。如何以学生对现象的感性体验为背景，引导学生通过去粗取精，去伪存真，由表及里，从感性的认识上升为正确的理性认识，从而建立惯性、质量、动量、力以及惯性参考系等科学的概念及有关规律的科学认识。这对学生来说，是第一次经历的科学认识论的实践。因此，牛顿定律涉及到的概念与规律的教学，是学生进行辨证唯物主义认识论方面培养的良好载体。
其次，牛顿第二定律的突出特点是表述的简明性和应用的广泛性。背诵它的条文，记住公式轻而易举，但应用它去分析解决具体的力学问题，对大多数的初学者来说，并非易事。用正确的概念作为指导，对丰富多样的具体物体的具体运动，以及这个物体同周围物体的相互作用进行实事求是的分析，才可能正确地应用F=ma。这样一个十分好记的公式。对从初中升入高中的学生来说是一个极大的挑战。牛顿定律及其应用的教学，正好在引导学生迎接这一挑战的过程中，培养科学思维的素质，提高分析问题、解决问题的能力，为以后的物理教学打下良好的基础。
牛顿第二定律是一个矢量规律。力是矢量，加速度是矢量。学生第一次应用矢量规律，解决矢量运算的问题。矢量运算的解析法，是物理学中应用很广泛的教学方法。在进行牛顿定律及其应用的教学中，切实指导学生学会处理矢量运算的方法，掌握好分析，会应用解析方法建立矢量方程的分量式，从而解决问题，是对学生应用数学解决物理问题能力的培养。
物理实验在物理教学中占有十分重要的地位。它是物理教学的重要组成部分，是使教学形象化和直观化的重要措施，是帮助学生正确理解和掌握物理概念、物理规律的重要手段，同时培养学生的观察、分析、逻辑推理及动手能力。
牛顿运动定律也是教学过程中的重点和难点。学生对它理解掌握的好坏，直接影响整个物理的学习。如何解决这一点？是每个物理教师都在探索的问题。而实验是解决这一问题最有效、最可行的办法。
“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。”这是牛顿第一运动定律。它是从天文观测中间接推导出来的结论，是物体运动所遵循的规律的抽象概括。由牛顿第一运动定律我们可以得出力不是运动的原因，而是运动状态改变的原因。物体为什么会运动？由于惯性。如果它原来是运动的，由于惯性它现在要保持这种运动状态。而这点恰恰和我们日常生活中的很多表面现象思维习惯相违背。如“静止的球用脚踢它一下，它向前滚去，要使它一直向前运动，则需不停地用脚踢它，”很多同学就是从此类现象中得出了“力是使物体运动的原因”，也就是统治了人们二千多年的古希腊学者亚里斯多德的观点即他的“必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来”这一观点。如何改变学生的这种错误观念，从而正确深刻地理解牛顿第一运动定律？我们采用的办法是实验。在讲授牛顿运动第一定律这部分内容前，让学生观察下面的演示实验：让三辆小车从同样高的斜面上滑下，然后在毛巾光滑的木板面光滑的玻璃板面上运动。现象很明显：小车在光滑的玻璃板面上运动最远。这时再引导学生想象：玻璃板面更光滑时结果怎样？玻璃板面非常光滑对小车完全没有摩擦时结果怎样？从而很自然地推导出牛顿第一运动定律。
物体保持原有匀速直线运动状态或静止状态的这种性质称为惯性。牛顿第一律也称为惯性定律。质量是惯性大小的量度。质量越大的物体，运动状态越难以改变，则惯性越小。如停一部货车难于停一部出租车。我们就说货车的惯性大于出租车的惯性。再做一个趣味的演示实验，使学生更加明确关于惯性的概念：分别让生的、熟的、空的三只鸡蛋旋转，再迅速按住，使蛋停下，又立即松手，两只不动，另一只却能继续转动分别让松手后不动的两只蛋重新旋转，再用纸片压着其停下，一只难以停下，一只易停。可以判断：①分别让三只鸡蛋旋转，迅速按住使蛋停下，又立即松手，仍在转的为生鸡蛋。②分别让松手后不动的两只蛋重新旋转，再用纸片压其停下，难停的为熟鸡蛋，易停的可能是空蛋壳。生鸡蛋蛋壳停下时蛋清和蛋黄由于惯性要继续转。故松手后又带动蛋壳转；熟鸡蛋由于质量大，所以惯性大，难以停下；空蛋壳由于质量小，所以惯性小，易于停下。
由于牛顿第一运动定律，学生很容易就可以接受“力是物体产生加速度的原因”这一结论。这既是进一步明确力的概念，又为牛顿第二定律的学习做好准备。
我们要解决的问题是力与加速度之间确定的数量关系。而日常事例也告诉我们：当物体质量不变时，加速度的大小与外力成正比；当外力一定时，加速度的大小与物体的质量成反比。如：我们用不同的力去踢足球，力大时球运动的远一些，力小时球运动的近一些；用相同的力推铅球，大的铅球推得近一些，小的铅球则推得远一些。这些实例使我们准确地理解了牛顿第二运动定律。在这个基础上，再通过利用牛顿第二运动演示器或气垫导轨演示，得出牛顿第二运动定律，即“物体受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，并与物体的质量成正比，加速度的方向与合外力的方向相同。”这一定律及其数学表达式F=ma。
一、主要内容
本章内容包括力的概念及其计算方法，重力、弹力、摩擦力的概念及其计算，牛顿运动定律，物体的平衡，失重和超重等概念和规律。其中重点内容重力、弹力和摩擦力在牛顿第二定律中的应用，这其中要求学生要能够建立起正确的“运动和力的关系”。因此，深刻理解牛顿第一定律，则是本章中运用牛顿第二定律解决具体的物理问题的基础。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法有：力的分解与合成的平行四边形法则，这是所有矢量进行加、减法运算过程的通用法则;运用牛顿第二定律解决具体实际问题时，常需要将某一个物体从众多其他物体中隔离出来进行受力分析的“隔离法”，隔离法是分析物体受力情况的基础，而对物体的受力情况进行分析又是应用牛顿第二定律的基础。因此，这种从复杂的对象中隔离出某一孤立的物体进行研究的方法，在本章中便显得十分重要。
三、错解分析
在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：对物体受力情况不能进行正确的分析，其原因通常出现在对弹力和摩擦力的分析与计算方面，特别是对摩擦力(尤其是对静摩擦力)的分析;对运动和力的关系不能准确地把握，如在运用牛顿第二定律和运动学公式解决问题时，常表现出用矢量公式计算时出现正、负号的错误，其本质原因就是对运动和力的关系没能正确掌握，误以为物体受到什么方向的合外力，则物体就向那个方向运动。
例1 如图1，倾角θ=37°，质量M=5 kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2 kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2 s到达底端，运动路程L=4 m，在此过程中斜面保持静止（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10 m/s2）.求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；（2）地面对斜面的支持力大小；（3）通过计算证明木块在此过程中满足动能定理.
1 运动学和牛顿第二定律求解
用运动学知识结合牛顿第二定律来求解，其具体解题过程如下：
解析 （1）木块做匀加速运动
L=12at2，
所以
a=2Lt2=2×422=2 （m/s2）.
木块受力如图2，由牛顿第二定律
mgsin37°—f1=ma，
f1=mgsin37°—ma=2×10×0.6—2×2
=8 （N），
N1=mgcos37°=2×100×0.8=16 （N）.
斜面受力如图3，由共点力平衡，地面对斜面摩擦力.
f2=N1′sin37°—f1′cos37°
=16×0.6—8×0.8=3.2 （N），
方向沿水平向左.
（2）地面对斜面的支持力
N2=Mg+N1′cos37°+f1′sin37°
=5×10+16×0.8+8×0.6=67.6 （N）.
（3）略.
点评 在求地面对斜面的摩擦力大小与方向，地面对斜面的支持力大小时必须分解木块的重力、木块对斜面的摩擦力以及木块对斜面的压力，耗时且非常繁琐.因高考考试时间紧，寻求一种简便求解方法，既能优化学生思维，同时又能给学生大大节省时间，势在必行，本人通过思考找到了如下的一种简便的方法.
2 系统牛顿第二定律求解
在这种简便解法中有这样结论，但这一结论没超出教学范围，结论如下：
若研究对象是由几个物体组成的系统，这几个物体的质量分别是m1，m2，m3，…加速度分别是a1，a2，a3，…这个系统受到的合外力为F合，则这个系统的牛顿第二定律的表示式为
F合=m1a1+m2a2+m3a3+…
注意 上式中的a1，a2，a3，…的方向应与F合的方向在同一条直线上，写成分量的形式为
Fx=m1a1x+m2a2x+m3a3x+…
Fy=m1a1y+m2a2y+m3a3y+…
此题用系统牛顿第二定律的具体求解过程如下：
首先对系统进行受力分析，只分析系统外力，内力不考虑，建立平面坐标系，画出受力分析图，若力和加速度不在坐标轴上将这些力和加速度进行分解.
因为a1=2 m/s2（由前面解法可知木块的加速度）
所以 a1x=a1cosθ
=1.6 m/s2，
a1y=a1sinθ=1.2 m/s2.
又因为
a2=0（斜面的加速度），
所以
a2x=0，a2y=0.
由系统牛顿第二定律
Fx=m1a1x+m2a2x，
Fy=m1a1y+m2a2y，
有Fx=ma1x=2×1.6=3.2 （N），方向向左.
而此系统向左的力只能是地面给斜面的摩擦力.
Fy=ma1y=2×1.2=2.4 （N）.
由受力图4可知
Fy=Mg+mg—N.
N=（M+m）g—Fy=67.6 （N）.
点评 若一个系统内各物体的加速度不相同，而又不需要求系统内物体间的相互作用力时，应用牛顿第二定律的系统表示形式列方程求解较为简捷，因为这时只分析系统的外力，不分析内力，减少了未知量，大大简化了数学运算，用这种方法时要注意抓住两点：（1）分析系统受到的外力；（2）分析系统内各物体的加速度.
又如2008年海南高考题中也有这样一题：
例2 如图5，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ，斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦，用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑，在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止，地面对楔形物块的支持力为
A.（M+m）g B.（M+m）g—F
C.（M+m）g+FsinθD.（M+m）g—Fsinθ
分析 因此题只求系统的外力，而不需要求物体内力，所以用系统牛顿第二定律求解非常简便，首先对系统进行受力分析，如图6.
由题意可知
a1=0，a1x=0，a1y=0，
a2=0，a2x=0，a2y=0，
由系统牛顿第二定律有
Fx=ma1x+Ma2x=F1x—f=0，
所以地面对楔形物块的摩擦力为
f=F1x=Fcosθ，
又
Fy=ma1y+Ma2y=F1y+N—mg—Mg=0，
所以地面对楔形物块的支持力为
N=（m+M）g—F1y=（m+M）g—Fsinθ.
又如：2010年山东高考也有如下一题.
例3 如图7，质量分别为m1，m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成θ角.则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是
A.N=m1g+m2g—Fsinθ
B.N=m1g+m2g—Fcosθ
C.f=Fcosθ
D.f=Fsinθ
分析 把m1，m2及弹簧当作一个系统，本题所求两力均为系统外力，在这种情况下可用系统牛顿第二定律求解.具体解题过程如下：
建立平面直角坐标系，画出系统内各物体受外力的受力图，分解F.
由题意可知m1，m2一起做匀速直线运动
a1=0，a1x=0，a1y=0，
a2=0，a2x=0，a2y=0，
由系统牛顿第二定律有
Fx=m1a1x+m2a2x=F—f=0，
所以
f=Fcosθ，
又 Fy=m1a1y+m2a2y=F2+N—m1g—m2g=0，
所以N=m1g+m2g—F2
=m1g+m2g—Fsinθ.
摘要：物理定律是对物理规律的一种表达形式。物理定律的教学应注意些什么呢？
关键词：物理定律；教学方法；多种多样
关键词：是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意：首先要明确、掌握有关物理概念，再通过实验归纳出结论，或在实验的基础上进行逻辑推理（如牛顿第一定律）。有些物理量的定义式与定律的表式相同，就必须加以区别（如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相关的物理定律之间的关系，还要明确定律的适用条件和范围。
（1）牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当作第二定律的特例；惯性质量不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”。教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
（2）牛顿第二定律在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
（3）万有引力定律教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。
（4）机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。
（5）动量守恒定律历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题，相互作用的物体的所有动量都在一条直线上，所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误，应该使他们明确，在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化，表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量，使问题大大地简化。若物体不发生相互作用，就没有守恒问题。在解决实际问题时，如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大，就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用，系统中有多少物体在相互作用，相互作用的形式如何，只要系统不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），动量守恒定律都是适用的。
（6）欧姆定律中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I＝U/R或U＝IR。教学时应注意：①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言；“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的3个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念，并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I＝ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式，要明确它们的物理意义。⑤教师应明确，普通物理学中的欧姆定律公式多数是R＝U/I或I＝(1/R)U，式中R是比例恒量。若R不是恒量，导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否，R＝U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义。中学物理课本不把R＝U/R列入欧姆定律公式，是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
（7）楞次定律可以采用探究教学法，让学生通过实验得到的结论归纳出定律。教学时应注意：①楞次定律是确定感生电流方向的规律，同时也确定感生电动势的方向。如果是断路，通常我们可以把它想象为闭合电路。②感生电流的磁场只能“阻碍”原磁通的变化，不能“阻止”它的变化。否则就不会继续产生感生电流。“阻碍”或者说“反抗”原磁通的变化，实质上是使其他形式能量转化为电能的一种表现，符合能量守恒定律。③要使学生熟练掌握应用楞次定律判定感生电流方向的3个步骤。④明确右手定则可看作是楞次定律的特殊情况，并能根据具体情况选用定则或定律来判断感生电流的方向。
1、能运用牛顿定律解答一般的动力学问题。
2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况分析，然后用用牛顿运动定律和运动学公式把二者联系起来。
3、通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；
教学重点：应用牛顿运动定律解题的一般步骤，牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。
教学难点：两类动力学问题的解题思路；物体受力和运动状态的分析，处理实际问题时物理情景建立。
教学过程：
一、 引入新课
牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系。力是使物体产生加速度的原因，受到力作用的物体一定存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态发生变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力情况。
二、 教学过程设计
§动力学的两类基本问题
本节的主要内容是在对物体进行受力分析的基础上，应用牛顿运动定律和运动学的知识来分析解决物体在几个力作用下的运动问题。
1、根据物体的受力情况确定物体的运动情况。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式求出速度和位移等。
2、根据物体的运动情况确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况，选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力。
3、无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方框图如下：
例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿着水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N.求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
分析：这个问题是已知物体受得力，求它运动的速度和位移。先考虑两个问题：
（1） 物体受到的合力沿什么方向？大小是多少？
（2） 这个题目要求计算物体的速度和位移，而我们目前只能解决匀变速运动的速度和位移。物体的运动是匀变速运动么？
解决了这两个问题后，就可以根据合力求出物体的加速度，然后根据匀变速运动的规律
计算它的速度和位移。
引导学生分析，得出结论。
分析物体的受力情况
物体受到四个力的作用（图4.6-1），拉力F，方向水平向右；摩擦力f，方向水平向左；重力G，方向竖直向下；地面的支持力N，方向竖直向上。
物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力G和支持力N大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受的合力等于水平方向的拉力F与摩擦力f的合力。取水平向右的方向为坐标轴的正方向，则合力F合=F-f=6.4-4.2=2.2N，合力的方向是沿坐标轴向右的。物体原来是静止的，初速度为零，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度，所以物体做初速度为零的匀加速直线运动。
解：对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律F=ma得：
所以，4s末的速度：
4s内发生的位移：
引导学生总结解题步骤：确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果。
三、总结应用牛顿运动定律解题的一般步骤
（1）明确研究对象。可根据题意选择某个物体或几个物体组成的系统为研究对象。（所选研究对象应是受力情况或运动情况清晰、便于解题的物体。）
（2）正确分析研究对象的受力情况，画出受力示意图。可以按力的性质――重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求时，确定合力F合的大小和方向。
（3）正确分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图。若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系（如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等）。
（4）已知受力情况时，运用牛顿第二定律或者已知运动情况时运用运动学公式求出加速度。
（5）利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理量。
（6）检验结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。
四、课上训练
静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将F撤去，又经6 s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.
解析：物体的整个运动过程分为两段，前4 s物体做匀加速运动，后6 s物体做匀减速运动.前4 s内物体的加速度为
设摩擦力为Fμ，由牛顿第二定律得
后6 s内物体的加速度为
物体所受的摩擦力大小不变，由牛顿第二定律得
由②④可求得水平恒力F的大小为
要让学生明确超重与失重的实质，不是重力的变化而是视重的变化。它的决定因素不在于物体向上还是向下运动而是取决于加速度的方向是向上还是向下。超重或失重的多少由m和a共同决定，大小为ma。
判断超重和失重现象的三个技巧：
二 运用牛顿运动定律解决连接体问题
1.连接体
第一，两个（或两个以上）相关联的物体，我们称之为连接体。连接体的加速度通常是相同的，但也有不同的情况。
第二，处理连接体问题的方法：整体法与隔离法。要么先整体后隔离，要么先隔离后整体。
2.选取原则
第一，隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，运用牛顿第二定律列方程求解。
第二，整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，运用牛顿第二定律求出加速度（或其他求知量）。
第三，整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，运用牛顿第二定律求作用力，即“先整体求加速度，后隔离求内力”。
例：如2图所示，光滑水平面上放置着质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为（ ）
三 运用牛顿定律解决临界问题
在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫临界状态，相应地，待求物理量的值叫临界值，此类问题称为临界问题。
1.动力学中的典型临界问题
第一，接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力FN=0。
第二，相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值。
第三，绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：FT=0。
关键词：教学设计思想；教学目标设计；教学过程设计
中图分类号：G632.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）09-302-01
一、教学设计思想
动量守恒定律的传统讲法是从牛顿第二定律和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，或是通过大量的实验事实总结出动量守恒定律。传统讲法由于没有教师的演示实验，很多学生对导出的动量守恒定律缺乏感性认识，不利于学生顺利地去认识现象，建立概念与规律，以及应用规律去解决具体问题。其实，动量守恒定律并不依附于牛顿第二定律和第三定律，它本身是有实验基础的独立的物理定律。所以应通过演示实验，启发学生讨论并总结规律，有利于学生对物理规律的掌握。
二、教学目标设计
1、知识与技能：
（一）理解动量守恒定律的确切含义和表达，知道定律的运用条件和适用范围；
（二）会利用牛顿运动定律推导动量守恒定律；
（三）会用动量守恒定律解决简单的实际问题。
2、过程与方法：
（一）通过对动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用；
（二）知道动量守恒定律的实验探究方法。
3、情感态度与价值观：
（一）培养学生自觉学习的能力，积极参与合作探究的能力；
（二）培养实事求是、具体问题具体分析的科学态度和锲而不舍的探究精神；
（三）使学生在学习过程中体验成功的快乐；
（四）培养学生将物理知识、物理规律进行横向比较与联系的习惯，养成自主构建知识体系的意识。
三、教学过程设计
四、教学分析评价
按认知规律设计教学过程，突出对动量守恒定律的理解，从实例入手，然后实验探究，理论推导等环节，得出动量守恒定律的表达方式（文字表达和数学表达），使学生对动量守恒定律的来龙去脉、确切涵义、适用条件有了清晰的认识，并通过课堂训练反馈，使学生初步掌握了动量守恒定律的实际应用。
突出了学生的主体地位，教给学生方法，注意培养能力，在教学过程中充分调动学生的学习积极性，让学生有观察、有计算、有推理论证、有归纳总结、有阅读理解，通过学生自己独立思考、手脑并用掌握知识，把发展能力与掌握知识结合起来，使培养能力贯彻在整个教学过程的各个环节。
教学过程中利用现代技术手段，扩大学生感知量，发展学生兴趣，两段录像、定量计算、定性演示实验所创设的物理情景对学生感知物理现象激发学生的求知欲有重要作用。
本节课要强调学生的探究能力的培养，主要有通过实验测量加速度、力、质量，分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象，根据图象写出加速度与力、质量的关系式。体会探究过程中所用的科学方法。通过定律的探究过程，渗透物理学研究方法，是整个物理教学的重要内容和任务。应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解个物理量和公式的内涵和外延。
本节课教学设计内容充实，在实验操作能力分析归纳能力层面上对学生要求较高，课堂中学生出现的不确定因素也较多，要求教师要有较高的驾驽课堂能力。
牛顿第二定律通过加速度将物体的运动和受力紧密联系，使前三章构成一个整体，这是解决力学问题的重要工具。应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解各物理量和公式的内涵和外延，避免重公式、轻文字的现象。数学语言可以简明地表达物理规律，使其形式完善、便于记忆，但它不能替代文字表述，更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况。否则就会将活的规律变为死的公式。
牛顿第二定律的数学表达式简单完美，记住并不难。但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系，牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景，对学生来说是较困难的。这一难点在本课中可以通过定律的辨析和有针对性的练习加以深化和突破，另外，还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解。
篇二：牛顿第二定律教学反思
在课前我一直为这节难上的课做很多准备，甚至担心自己上得不好，也听了同组前辈们的课。因此，在教案上又吸取一些新的思想，同时也为课堂上如何把演示实验的效果达到更佳向同在高中教学的同学请教，从而为课堂做了充分的预设。当然我也没有忘记学生是活的，在课堂上生成的东西总有你意想不到的意外。
有人说“课堂是动态的艺术，是一个即时性的舞台”。在这个舞台上有人说教师是平等中的首席者，起着引导作用，而学生是主体，他们才是这个舞台的真正舞者。我在课堂上首先是演示给学生看，并且让踊跃的同学上来协助我的操作，并提醒他们注意观察。实验演示两三次还是比较顺利的！那会不会让学生感到就完成这两个简单的实验就可以得出牛顿第二定律呢？我作了说明，这是算是带有验证性的探究实验，更多是验证，探究是如何去改进这个实验装置，让效果更佳。这些我在演示前都已经强调，并要求每个同学课后写一份改进报告给我。但是，没有想到的事情发生了，首先进行的是质量相同的物体在不同拉力作用下，当让学生放开控制小车的开关，应该看到的是拉力大的小车发生的位移较大，可是拉力大物体位移却越小，顿时课堂一片哗然。我马上说了一句：“这叫一切皆有可能，我们应该找出问题所在，重要的是把问题解决，充分体验实验的过程，这才是我们想要的。”就这样我已经发现控制小车的细线陷入开关处的橡皮垫内，我把问题解决，同时向学生抛出如何来改进这个实验才能避免这个问题呢？这节新授课总体还是顺利的，也让我明白让学生主动活动的课堂充满活力，学得开心。
本节课最大的遗憾却是来自课堂设计本身，主要是学生的参与面太小，也由于实验器材和时间的限制。留给学生思考的东西太少，教师讲的太多，整个过程的活动设计还需要思考，但仍因教学内容太多，进度太紧而忽视了学生个性化的发展。这可能是最大的遗憾吧。我想有些活动下次可以先安排学生课前分组完成。
如何做到让学生都乐于发挥呢？这是值得我思考的，我欠缺的不只是经验还有学生活动过程中出现问题时处理问题的能力。如果我们能够在课堂上敢于直面发生于瞬间的鲜活学情，顺应学生的需求，巧妙地转化为一种难能可贵的教学契机，那么展现在我们眼前的就将是一片更为广阔的舞台空间。
篇三：牛顿第二定律教学反思
1、环节的设置符合学生的思维方式和步骤，能够很好地抓住学生的心，激发学生自主学习。在对“阻力对物体运动的影响”进行探究时，通过一段物体从斜面滑下的影像，引导学生思考：小车在水平木板上前进的距离与哪些因素有关？并提供实验器材，让学生能够在实际操作中先归纳，在已有的知识水平基础上总结，激发学生的学习兴趣，让学生在学习的过程中体验成功的喜悦。
2、注重了学生对控制变量法、理论推理法等科学方法的掌握。从最先影响小车前进距离的多个因素的探究，让学生知道，摩擦力越小，小车运动得越远；然后从毛巾到棉布、木板再到没有摩擦的光滑平面，从现实存在到空间想象，从有到无，不断地改变实验条件，利用理论推理法，逐步引导学生建立起形象的空间模型，水到渠成地得出牛顿第一定律。学生在学习的过程中，能够潜移默化地领会到到科学方法对物理学习乃至科学进步的重要性。
3、注重学生对知识的理解和掌握。因为在实际生活中，牛顿第一定律成立的条件“物体不”是不存在的，因此需要学生具有一定的抽象思维。在通过实验探究和总结得出“牛顿第一定律”以后，再通过引导学生弄清定律中的“一切物体”、“不受力的作用”、“静止或匀速直线运动”等关键性词语，把握定律的适用对象、成立条件以及相应现象等，促进学生学习的效果。
4、突出以学生为主体，以教师为主导的教学理念，在教学过程中教师少讲，学生多动手、多思考，真正做到让学生动起来。以小组为学习单位，注重培养学生的自主学习能力和团队合作精神，充分发挥学生的主观能动性，促成课堂生成。
存在的不足：