高中物理人教版必修1教案：4-3牛顿第二定律5页

［教学目标］
一、知识与技能
二、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
２能从实际运动中抽象出模型并用第二定律加以解决
三、情感态度与价值观
１、渗透物理学研究方法的教育
２、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法
［教学重点］
１、牛顿第二定律
２、牛顿第二定律的应用
［教学难点］
牛顿第二定律的应用
［课时安排］
1课时
［教学过程］
引入
师：牛顿第一定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因即产生加速度的原因，加速
度同时又与物体的质量有关。上一节课的探究实验我们已经看到，小车的加速度可能与所受
的合外力成正比，与物体的质量成反比。大量实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由
此可以总结出一般性的规律：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加
速度的方向与合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。
一、牛顿第二定律：

定义：物体加速度的大小跟合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外
力的方向相同。
比例式： 或 。[来源:学科网 ZXXK]
等式： 其中 k是比例系数。（公式中的 F是合外力，而 ma是作用效果，不要看
成力，它们只是大小相等）[来源:学科网]
力的单位
K是比例常数，那 k应该是多少呢？
这里要指出的是，在 17 世纪，人类已经有了一些基本物理量的计量标准，但还没有规
定多大的力为一个单位力，当然也没有力的单位牛顿。科学家们在做与力有关的实验时并没
有准确计算力的大小，利用的仅仅是简单的倍数关系。比如当挂一个钩码时，质量为 1kg 的
小车产生大小为 2m/s2的加速度，当挂两个钩码时，此时小车受力是第一次的两倍，实验结果
是小车产生大小为 4m/s2的加速度，由此可以得出物体的加速度与所受的合外力成正比（因为
还没有规定一个单位的力是多大，所以你也无法知道一个钩码是几个单位的力。比如只有当
我们规定了多长的距离为一个单位长度（1m）后才能知道一根棒有几个单位长度即几米。）。
由于单位力的大小还没有规定，所以 k的选择有一定的任意性，只要是常数，它就能正
确表示 F与 m、a之间的比例关系。（或者反过来讲，如果我们当时已经规定了力的单位为 N，
并且规定一个钩码的重量为 1N，那么公式中的 k 就不具有随意性。在计算时质量的单位用
kg，加速度的单位用 m/s2，当 F m a三者都取值为单位 1时有：1N=k·1kg·1m/s2 而我们
知道 1kg·1m/s2表示使质量为 1kg 的物体产生 1m/s2的力，对照上例应该是半个钩码，那 k
就应该等于 2。如果当时规定两个钩码重量为 1N时，那 k应该是 4。而当规定半个钩码重为 1N
时，k就是 1了。所以由于没有规定 1N的力是多大，k的值任意的，只要常数就行。
既然 k是任意取的，那取 1将会使公式最简便。当 k值取定后，力的单位理所当然也定
下来了：一个单位力=1·1kg·1m/s2，即规定了 1N 的力是使质量为 1kg 的物体产生 1m/s2加
速度的力。用手托住两个鸡蛋大约就是 1N。
从上可知力的单位是 kg·m/s2，后来为了纪念牛顿，把 kg·m/s2称做“牛顿”，用 N 表
示。
公式：
例 1、一物体质量为 1kg 的物体静置在光滑水平面上，0 时刻开始，用一水平向右的大
小为 2N的力 F1拉物体，则
m
F
a ∝ maF ∝
kmaF =
maF =

（1） 物体产生的加速度是多大？2S后物体的速度是多少？[来源:学§科§网]
（2） 若在 3 秒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？4秒末物体的速度是多少？
（3） 3S内物体的加速度 2m/s2是由力 F1产生的，3S后物体的加速度为 0，那是说 3S
后 F1不再产生加速度了？
[来源:学,科,网 Z,X,X,K]
解：（ 1）受力分析知：物体所受的合外力为 F1=2N，则根据公式 有
；从 0时刻开始做初速度为 0，加速度为 2m/s2的匀加速直线运动，据
得 2S末速度为 4m/s。
（2）3S 末加上F2 后，物体所受的合外力为 0，则据 有加速度为 0；从 3S 末开
始物体做匀速直线运动，4S末速度仍是 4m/s。[来源:Z+xx+k.Com]
（3）可以...