高中物理《牛顿第二定律》教案58 新人教版必修1

第一篇：高中物理《牛顿第二定律》教案58 新人教版必修1

牛顿第二定律（说课）

一、教材分析

牛顿第二定律是动力学的核心规律，动力学又是经典力学的基础，也是进一步学习热学、电学等其它部分知识所必须掌握的内容。所以，牛顿第二定律是本章的中心内容，更是本章的教学重点。为了使学生对牛顿第二定律的认识自然、和谐，本节之前的“运动状态的改变”就是起到了承上启下的作用。承上，使学生对第一定律的认识得到强化；启下，即是通过实例的分析使学生定性地了解了牛顿第二定律的内容。本节教材是在前一节的基础上借助电脑通过实验分析，再进行归纳后总结出定量描述加速度、力和质量三者关系的牛顿第二定律。由实验归纳总结出物理规律是我们认识客观规律的重要方法。由于本实验涉及到三个变量：a、m、F，因此我们用控制变量的方法来进行研究：先确定物体的质量，研究加速度与力的关系；再确定力，研究加速度和质量的关系。在以后学习气体的状态变化规律，平行板电容器的电容，金属导体的电阻等内容中都用到了这一方法。控制变量法也是我们研究自然、社会问题的常用方法。通过教学，使学生学习分析实验数据，得出实验结论的两种常用方法一列表法和图象法，了解图象法处理数据的优点：直观、减小误差（取平均值的概念），及图象的变换，从a-m图（曲线）变到a-1／m图（直线），在验证玻-马定律中也用了这种方法。根据以上分析，我们知道本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义，重点在于要让学生知道结论是如何得出的；在得出结论时用了什么样的科学方法和手段；在实验过程中如何控制实验条件和物理变量，如何用数学公式表达物理规律。让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。

通过本节课的学习，要让学生记住牛顿第二定律的表达式；理解各物理量及公式的物理意义；了解以实验为基础，经过测量、论证、归纳总结出结论并用数学公式来表达物理规律的研究方法，使学生体会到物理规律的简单美。

本节课的重点是成功地进行了演示实验和用电脑对数据进行分析。这是本节课的核心，是本节课成败的关键。

二、教法和学法

本节课采用以电脑辅助演示实验为主的，知识教学与科学方法教育相结合的“同步调控”模式。

用心

爱心

专心 1

按系统论的整体性功能原理，整体功能要大于各要素功能之和。物理的知识、方法、能力、科学态度等都是教学的要素，如果把这些要素有机地联系起来，达到共同促进的作用，则物理教学的效果会更好，更有利于提高学生的素质。“同步调控”模式中，没有单纯地就方法讲方法，而是将知识的学习，方法的掌握，能力的培养，实事求是的科学态度的养成有机地结合起来，就是基于系统的整体性功能原理考虑的。

再则，按教学论中教为主导，学为主体的原则，教师的任务是制订目标，组织教学活动，控制教学活动的进程，并随机应变，排除障碍，并承认和尊重学生的主体地位。“同步调控”的模式既注意了教的作用，将教师置于“调控”地位。同时，更注意了学生的主体作用，有意识地设置教学活动的环境，让学生参与实验的设计，边演示、边提问，让学生边观察、边思考，再从实验数据总结出结论，最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏，给学生充分的时间进行思考和讨论，如从a-m图象，猜想a与m成反比，然后画出a-1／m图，得出正确的结论。让学生在教学活动中学习知识，掌握科学方法，培养探索精神和创造力及实事求是的科学态度，以达到规定的教学目标和最佳效果。

三、教学程序 1．问题引入新课

光滑水平面上的物体受水平拉力作用而做加速运动，引导学生分析物体的质量，加速度，拉力三者之间的定性关系，鼓励学生进行猜测，它们成正比、成反比、不成比例等。然后指明本节课我们大家一起来探索得出三者之间的定量关系，从而导出课题——牛顿第二定律。这样导入的用意是提高学生学习的兴趣和参于探索的积极性。

2．设计实验方案

在引入课题后，启发学生思考：我们如何来研究F、m、a三者之间的关系？引导学生得出用实验法先确定m，研究a与F的关系；再确定F，研究a与m的关系，最后得出三者的定量关系。由于教材（必修第一册，人教版）中牛顿第二定律实验不足（夹子很难同时夹住两细线；由于线的弹力，小车要反冲后才能停下，实验误差大），我设计了用电脑辅助来探索a与F、m关系的实验，如附图。遮光片宽度L，通过光电门时间分别t1和t2，两只光电门间距为s。当滑块通过光电门时，光电门产生一个

用心

爱心

专心 2

脉冲，通过计时器中的三极管放大后，从计算机LPT口输入，调用计算机定时中断来计算时间，然后利用公式

计算出加速度的值，结果显示在表格中，同时在坐标图上标上点，实验结束后，程序提供一个画直线模块，可用光标来控制直线的斜率。

3．进行实验探索

请两位同学上台操作，其他同学边观察、边思考，教师控制电脑。先保持物体质量为200g不变，测出拉力分别为0.05N、0.10N0.15N和0.20N时的加速度，填入表中和a-F图上，显示投影在大屏幕上，引导学生得出a∝F的结论。然后再保持拉力为0.10N不变，测出物体的质量分别为200g、282g、332g和382g时的加速度，填入表中和a-m图上。在a-m图上可看到随m的增大a逐渐减小，但它们的关系不明确。引导学生大胆猜测a与m成反比，再画出 a-1／m图，得到结论a∝1／m。

4．分析归纳结论

引导学生分析实验结果，得出F＝kma，在国际单位制中，定义1N=1kg·m/s2就可以得出牛顿第二定律F＝ma。然于进行合理的外推，当物体受几个力作用而做加速运动时，F应为合力。由于力和加速度都是矢量，引导学生通过实例得到加速度的方向与合外力的方向一致。

5．应用巩固练习

通过三道典型的问答和计算题，巩固学生对牛顿第二定律中各物理量的意义和加速度方向与合外力方向一致的理解，为进一步用牛顿第二定律解决实际问题打下基础。

6．总结

告诉学生我们本节课学的牛顿第二定律是把力和运动联系起来的桥梁，是我们解决许多力学乃至整个物理问题的一个重要武器，是我们学习物理的一个重点，用心

爱心

专心 3

要求大家很好地理解、掌握、应用它。而这节课所用的电脑辅助的实验归纳法是人们研究自然、社会的一种常用方法，列表法和图象法是处理实验数据的常用方法，我们还学了用数学公式来表达物理规律的方法，希望大家熟悉并能运用这些方法。

用心

爱心 专心 4

第二篇：17_《牛顿第二定律》教案(新人教必修1)

牛顿第二定律

教学目标：

一、知识目标

1．理解加速度与力和质量的关系；

2．理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义；

3．知道得到牛顿第二定律的实验过程。

二、能力目标

培养学生的实验能力、分析能力和解决问题的能力。

三、德育目标

使学生知道物理中的一种研究问题的方法——控制变量法

教学重点

1．牛顿第二定律的实验过程；

2．牛顿第二定律。

教学难点

牛顿第二定律的意义。

教学方法

实验法、讲授法、归纳法

教学用具

两辆质量相同的小车，光滑的水平板（一端带有定滑轮）；砝码（一盒），细绳、夹子 课时安排 2课时

教学过程

一、导入新课

1．提问：什么是物体运动状态的改变？物体运动状态发生改变的原因是什么？

2．引入新课：

通过上节课的学习，我们已知道：物体运动状态改变时产生加速度，而产生的加速度又和物体的质量及所受力的大小有关，那么：加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间有什么关系呢？本节课我们就来研究这个问题。

二、新课教学

（一）用投影片出示本节课的学习目标：

1．理解加速度与力的关系；

2．理解加速度与质量的关系

3．理解牛顿第二定律的内容。

（二）学习目标完成过程：

1、加速度和力的关系：

（1）用投影片出示本节课所用的实验装置，教师进行讲解：图中是两辆质量相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。

（2）对本次实验中说明的两个问题

a：砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。

b：用一只夹子夹住两根细绳，以同时控控制两辆小车。

（3）实验的做法：

a：在两砝码盘中放不同数量的砝码，以使两小车所受的拉力不同。

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b：打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。

（4）需观察的现象，观察两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小。（实验现象：所受拉力大的那辆小车，位移大）

（5）分析推理：

a：由公式s1at2得到在时间t一定时，位移s和加速度a成正比；

2b：由实验现象得到：小车的位移与他们所受的拉力成正比。

c：推理得到结论：对质量相同的物体，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，即：

a1F1或aF a2F2a1F1a2F2

（6）巩固练习：

a．据得到：要使物体在短时间内速度的改变很大，即加速度很大，就必须给物体提供。

b．竞赛用的小汽车，要求起动后几秒钟内速度由零达到60m/s以上，他们为什么要装备功率很大的发动机？

2：加速度和质量的关系：

（1）实验装置同上；

（2）说明与前次实验的不同。

前一次实验中，我们是保持小车质量不变，而改变小车所受力的大小，来研究加速度和力之间的关系的。

本次实验是使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放砝码的，以增大质量，研究加速度和质量之间关系的。

（3）实验现象：

在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大。

（4）分析推理，得到结论：

在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，即

a1/a2=m2/m1或a∝m3：牛顿第二运动定律

（1）综合上述实验中得到的两个关系，得到下述结论：

物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。

（2）公式表示：

a∝F或者F∝ma m即：F=kma

a：如果每个物理量都采用国际单位，k＝1；

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b：力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。

（3）推广：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况，当物体受到几个力作用时，上述关系可推广为：

物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的放心跟合力的方向相同。即F合＝ma。

（4）介绍F合和a的瞬时对应关系

a：只有物体受到力的作用，物体才具有加速度。

b：力恒定不变，加速度也恒定不变。

c：力随着时间改变，加速度也随着时间改变。

d：力停止作用，加速度也随即消失。

4：例题分析（课本例题）

（1）学生阅读例题内容

（2）分析：

质量m已知必须先求F1和F2的合力，而合力的大小可

要求物体的加速度以用作图法求解，也可以用计算法求解。

（3）用投影片展示解题过程：

如图所示，建立平面直角坐标系，把力F1和F2分别沿x轴和y轴的方向分解F1的两个分力为：

F1xF1xcos60o,F2yF2sin60o

F2的两个分力为：F2xoF2cos60o,F2yF2sin60

F1y和F2y大小相等，方向相反，相互抵消，F1x和F2x的方向相同，所以：

F合F1xF2xF1cos60oF2cos60o5N5N10N

已知合力F合和质量m，据F合＝ma，即可求得：

10NaF合5m/s2

2kg

三：小结

1：本节课的研究方法——控制变量法

2：牛顿第二运动定律确定了a和F之间的大小关系，也确定的a和F的方向关系

3：求解合力时，可采用建立平面直角坐标系，将各个力沿x轴和y轴分解，最后求合力的方法。

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四、作业

课本P53练习二

五、板书设计：

定律的实验条件（控制变量法）

1、m一定时，aF1

2、F一定时，am 

3、把Fma改写成，在F,m,a取国际单位的条件下k1牛顿第二定律内容：物体运动的加速度与合外力成正比，与质量成反比，且加速度与合外力方向相同F合和a的方向关系1N1kgm/s2单位关系：物理意义：瞬时对应关系因果对应关系



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第三篇：高中物理牛顿第二定律教案

高一物理第四章第三节

一、教学目标

1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式;

2、理解公式中各物理量的意义及相互关系

3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

二、教学重点

1、知道决定物体加速度的因素、2、加速度与力和质量的关系的探究过程

三、教学难点

牛顿第二定律教案

1、理解牛顿第二定律各个物理量的意义和联系

2、牛顿第二定律的应用

四、教学方法

在探究过程中，渗透科学研究方法如：控制变量法、实验归纳法、图象法等

五、教学过程

1、知识回顾

物体的运动状态发生变化，即产生加速度。问学生：加速度的大小与那些因素有关呢？ 学生回答：力还有物体质量

思考：力是促使物体运动状态改变的原因，力似乎“促使”加速度的产生。质量是物体惯性的量度，而惯性是保持物体运动状态不变的性质，所以质量似乎是阻碍“加速度”的产生。猜想：加速度可能与力、质量有关系。结合实际：

小汽车：质量小，惯性小，启动时运动状态相对容易改变。火车：质量大，惯性大，动力大，启动时运动状态相对难改变。

2、回忆课本所研究的内容

（1）、质量m一定，加速度a和力F的关系。

处理数据：

得出结论：当m一定时，a和F成正比，即：aF a

F

（2）、力F一定时，加速度a和质量m的关系

a

1m a

得出结论：当力F一定，加速度a和质量m成反比，即：1m。

3、引出牛顿第二定律

通过大量实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以得出一般性的规律：物体加速度的大小跟它所受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律。它的比例式就是

aF，m 它也可以写成F=kma，其中k是比例系数。由于k是个常数，如果取k=1，就有

F=ma 这就是今天所熟知的牛顿第二定律数学表达式。

4、力的单位 当物体的质量是m=1kg、在某力的作用下它获得的加速度是a=1m/s2时，F=ma=1kg1m/s2

=1kg·m/s2，这就是力的单位，为了纪念牛顿，把kg·m/s2称作牛顿，用符号N表示。

说明：（1）、因果关系，力是产生加速度的原因。（2）、同时性，力和加速度同时产生，同时消失。

（3）、失量性，加速度和合外力的方向一致。

5、注意

（1）、F合是物体(研究对象)所受的合外力,m是研究对象的质量,如果研究对象是几个物体,则m为几个物体的质量和。a为研究对象在合力F合作用下产生的加速度;a与F合的方向一致。（2）从定律可看到:一物体所受合外力恒定时,加速度也恒定不变,物体做匀变速直线运动;合外力随时间改变时,加速度也随时间改变;合外力为零时,加速度也为零,物体就处于静止或匀速直线运动状态。

6、练习

（1)、从牛顿第二定律知道,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物体时却提不动它,这跟牛顿第二定律有无矛盾?为什么? 答:没有矛盾,由公式F=ma看,F合为合外力,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时,物体仍静止,说明合外力为零。由受力分析可知F+N-mg=0。

(2)下面哪些说法不对?为什么? A.物体所受合外力越大,加速度越大。

B.物体所受合外力越大,速度越大。

C.物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速度逐渐减小。

D.物体的加速度大小不变一定受恒力作用。

答;B、C、D说法不对。根据牛顿第二定律,物体受的合外力决定了物体的加速度。而加速度大小和速度大小无关。所以,B说法错误。物体做匀加速运动说明加速度方向与速度方向一致。当合外力减小但方向不变时,加速度减小但方向也不变,所以物体仍然做加速运动,速度增加。C说法错误。

加速度是矢量,其方向与合外力方向一致。加速度大小不变,若方向发生变化时,合外力方向必然变化。D说法错。（3）课本75页例题1进行分析

7、课堂小结

（1）牛顿第二定律得表达和数学表达式（2）力的单位

8、课后作业 ：

课本77页说一说

（教案设计者：黄雨桐）

第四篇：高中物理必修1教案

高中物理必修1教案-《功率》(3000字)

高中物理必修1教案-《功率》

一、教学内容分析

1．内容与地位

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。

本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新物理概念。机车起动过程的分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力。通过学生设计测量人的做功功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题能力。

2．教学目标：

（1）通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。

（2）从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法。

（3）理解功率与力和速度的关系。会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

（4）了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区别和联系。

（5）具有敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好

习惯。

3．重点难点：教学重点是理解功率的概念；难点是理解功

率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。

二、案例设计

（一）新课引入

问题：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。（引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功事例，并思考机械与人或畜力做功的差异。）

功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）

参考事例：①挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。②建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。③从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多④家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。⑤拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。

通过一个实际问题，具体数据，让学生感性地认识做功的快慢。如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头

到一高层上，在搬运砖头过程中，起重机和搬运工人的生产记录情况如下表所示：

师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。）

预测学生可能有以下回答：

①选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；

②选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢。

③类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

（二）新课教学

1．功率

（1）定义式：物理学上用物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值，作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。即 Ｐ=W/ t（2）物理意义：表示物体做功快慢的物理量.。

（3）单位：教师请一位同学正确地说出公式中各个字母所表示的物理量及其单位。

Ｐ：功率，单位：瓦（W），常用单位还有千瓦（ｋW）

W：力所做的功，单位：焦耳（J）

ｔ：做功所用时间，单位：秒(s)单位换算：１kW = 1000 W１W=１J/s（4）功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。

（5）讨论与交流：

小实验：把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑。请同学仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？

提示：①比较不同倾角时的功率，应注意硬币开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。②实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行的推演，使思维更加严密。

（6）认识一些常见机械做功功率

①汽车发动机：5×10 W ～ 15×10 W ②摩托车约2×10 W ③喷气客机约2×10 W ④火箭的发动机约 1×10 W ⑤ 人的平均功率约 1×10 W，优秀运动员短时间内的功率可达1000W ⑥人心脏跳动的功率 1.5W左右 ⑦万吨巨轮 10W以上 ⑧蓝鲸游动的功率可达350kW 等等。61324438 2．功率与力、速度的关系

思考与讨论：一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？

预测学生会回答：

①载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大。

②载重汽车行驶得比空车慢，因此功率较小。

③载重汽车比空车费力，因此载重车的输出功率较空车时要大些。

说明：上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答，教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。

(正确的回答应是①)。教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如汽车在上坡和下坡时功率、速度和牵引力会怎样变化？ 接着，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。（让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯）

提出问题：某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其在牵引力大小为F，运行速度为V，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？

注意引发学生思考解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。

课堂分析结果： Ｐ＝F〃ｖ

即力F的功率等于力F和物体运动速度ｖ的乘积.。注意：这里的F是速度V方向上的作用力。

分析讨论：由V=S/t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式Ｐ＝Fｖ求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则V表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fｖ求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当V为平均速度时，求得的功率就是平均功率，V为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。

（1）总结：

①平均功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是平均速度)

②瞬时功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是瞬时速度)

③如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。交流讨论问题：由求出的是瞬时功率还是平均功率?

学生小组讨论后得出：由公式求出的功率，反映了该力在t时间内做功的平均快慢，故由公式求出功率是平均功率。

（2）额定功率与实际功率的认识

问：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。）

问：奥运长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢？为什么？

提示：奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。

说明：此问目的在于学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。

①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的。

②实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械。③很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？请与同桌同学进行交流。

（3）汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系

当汽车输出功率一定时，根据公式P=FV可知，物体的运动速度V与牵引力F成反比，如果汽车需要较大的牵引力，就必须减小运动速度。

思考：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

学生可能回答：①加大油门，汽车可顺利到达坡顶。②汽车要换档，才能顺利驶到坡顶。

师生共同分析：①根据P=FV 知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。②这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减少了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

思考：汽车等交通工具，如何才能获得更大的行驶速度？

3．学生进行测功率活动。（建议课后安排）

问题：如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢？请同学设计一个测量方案，并进行实际测量。说明：应激励积极思考、设计可行方案，动脑动手，体验科学实验方法和感受实验成果的喜悦。实验方案举例：（让学生结合自己的情况来进行设计实验）

方案1：学生快速跑上楼，来测量做功的最大功率。

方案2：估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率。

方案3：设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度，来测量做功功率。

方案4：利用跳绳运动，来测量做功功率。

方案5：测算自己举起杠铃时的最大功率（需要同学的帮忙）

说明：①有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等，都应放手让学生自行讨论、分工，这样才能培养学生的实验能力，给学生以合作交流的机会。

②方案选定后，要注意引导学生如何求功和功率，需要选择哪些实验器材，测量哪些物理量？测量是否存在误差问题，如何才能较准确地测量。

③根据学生设计的方案，组织学生进行实验。最后实验结果，让学生通过实物展台进行交流汇报，师生共同观看，最后还可以进行评选活动。

④活动目的是：培养学生应用物理知识解决实际问题能力，并通过亲身的实验，达到内化知识，提升能力。同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。

三、案例评析

本案例的教学设计体现了物理知识源于生活，又应用于生活。“功率”与生活、生产联系密切，在引入功率、额定功率、实际功率等概念时，都注意通过生产、生活的具体实例引入，使原本枯燥无味的概念教学变得生动和有趣，学生易于认识和理解“功率”概念，有利于激发学生的学习热情。在知识形成过程中，注重引导学生学习科学思维方法，体会比值法在定义“功率”概念的作用，提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力。通过设计测定人在某种运动中做功功率实验，来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解，实现知识由理论向实践的转化，加强物理与生活、生产和科技的联系。

在“功率”的整个教学过程中，始终关注“生活与物理，物理与社会”的关系，培养学生关注物理学的技术应用，形成将物理知识应用于生活和生产实践的意识，较好地体现了在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观上对学生进行教育的课程理念。

四、相关链接

1．瓦特其人其事

生平简介

瓦特(James Watt,1736～1819年)苏格兰发明家。1736年1月19日生于苏格兰格林诺克。童年时代的瓦特曾在文法学校念过书，然而没有受过系统教育。瓦特在父亲做工的工厂里学到许多机械制造知识，以后他到伦敦的一家钟表店当学徒。

1763年瓦特到格拉斯大学工作，修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。1781年瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机。1785年，他也因蒸汽机改进的重大贡献，被选为皇家学会会员。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。

科学成就

1763年，瓦特修理格拉斯哥大学的一台纽可门泵，得以仔细研究了结构和工作原理，找到了热量损失消耗大量燃料的症结所在，他终于想出了加一个与汽缸分离的冷凝器，汽缸外装上绝热套子，使它一直保持高温，新的蒸汽机的效率大大提高。瓦特并不满足于已经取得的成就，1781年他又制造了从汽缸两边推动活塞的双动作蒸汽机，并采用曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。瓦特还设计了离心节速器，利用反馈原理控制蒸汽机的转速。经过一系列的改革，蒸汽机迅速被各工业部门采用，为产业革命铺平了道路。蒸汽机车加快了19世纪的运输速度。蒸汽机→蒸汽轮机→发电机，蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。

趣闻轶事

童年时代的瓦特和茶壶的故事

一天晚上，瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖，一会儿打开，一会儿盖上，当他把茶壶嘴堵住时，蒸汽顶开了茶盖。在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满，加以训斥。瓦特并不介意，他一心想着蒸汽的力量，从此萌发制造蒸汽机的念头。

蒸汽机与产业革命

罗尔特所著《詹姆斯〃瓦特》中，曾写道：“瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路。

2．机动车辆常见的两种启动过程

对于汽车或机车等交通工具，在静止开始启动的过程中，发动机的输出功率、牵引力和速度的关系满足公式P＝F〃v，在P、F、v三个物理量中，若保持一个量不变，当另一个量变化时，第三个量也随之变化。关于汽车的启动过程是一个较为复杂的物理过程，下面我们就两种常见的启动过程分析如下： ①汽车（或机车）以恒定的功率启动和行驶过程（请把握教材的难度和课标的难度）

汽车牵引功率保持恒定时，由P = FV可知，牵引力大小与速度成反比。结合牛顿第二定律F – f = ma可知，汽车以恒定功率启动的过程，随着汽车速度V的逐渐增大，汽车的加速度逐渐减小，直至加速度等于0，最后汽车做匀速运动。

思考：当汽车在平直公路行驶时，前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机应做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？只靠加大油门能否顺利到达坡顶？

②机车以恒定的牵引力启动的过程：机车做的是加速度a=(F-f)/m的匀加速直线运动，汽车的输出功率P随汽车速度增大而增大，直至汽车输出功率等于额定功率，匀加速过程结束。接着汽车保持功率不变，汽车通过减少牵引力，进一步提高速度，直到加速度a＝0，最后做匀速行驶运动。这一过程中各量的变化，可用下列流程图来表示。

案例来源：陈峰主编，《走进课堂——高中物理（必修）新课程案例与评析》，高等教育出版社

荐初二物理《浮力》教学案例(5000荐荐初初二中物物理

教理

案教

学

案物

态例

变

字)

化

荐初中物理教学设计和反思(3000字)荐初中物理教学案例《密度》(800字)

第五篇：必修1—6.2牛顿第二定律

普通高中课程标准实验教科书物理必修1（鲁科版）

福州格致中学颜有虹教案

CHⅥ 力与运动

2、牛顿第二定律（三课时）

教学目标：

1、知识与技能目标：

（1）掌握力加速度和质量之间的关系，即掌握牛顿第二定律的内容。（2）知道牛顿这个单位的得出，知道国际标准单位制

（3）能初步运用牛顿第二定律结合运动学公式解决知力求运动和知运动求力的问题。

2、过程与方法目标：经历探究加速度与力和质量关系的过程。感悟控制变量法、图像法等科学研究方法的应用。

3、情感态度与价值观目标：体验科学探究的乐趣，培养观察能力、质疑能力以及交流合作的能力。

教学重难点：牛顿第二运动定律的探究与运用

教学方法：实验探究法、图像法、控制变量法

媒体应用： 1——演示实验：两辆小车、带滑轮的长木板、细线、铁夹、砝码

2——学生分组实验：小车、带滑轮的长木板、细线、打点计时器、砝码、天平

教学过程：

考虑到实验室安排不过来，将这部分内容分成几个课时，第一课时用演示实验（或视频）先得出规律，解决单位制问题；第二课时再引导学生设计分组实验方案，进行分组实验；第三课时解决牛顿第二定律的应用问题。

第一课时——探究牛顿第二定律、力学单位制

一、导入新课：

我们前一节课知道力是改变物体物体运动状态的，运动状态变化的快慢既与外力有关，也与惯性有关。外力大，物体就比较快发生运动状态的改变，惯性大——也就是质量大，物体运动状态的改变就比较慢。

运动学中我们学到什么物理量可以描述运动状态改变的快慢程度呢？——这就是加速度。

所以我们可以发现，在加速度、质量和力之间存在有一定的关系。力越大，加速度就越大；质量越大，也就是惯性越大，加速度则越小。那么能不能找到一个函数表示式来表述这三个量的关系呢？

大家可以先猜想一下，它们大概是什么函数关系。——通常学生可能说加速度与质量成反比，与力成正比。这时要强调要证明这些关系，需要定量测量。

二、新课教学

1、实验方案设计：

（1）在该实验中，有两个量同时影响加速度，所以要比较出它们之间的关系，我们必须要——控制变量（这个方法学生基本都能答出，但要学生讨论如何控制）（2）本实验中要测三个物理量，都可以用什么来测量？

学生一般会答：力用弹簧秤来测量，质量用天平来测量，加速度可以用闪光照片或打点计时器测出位移随时间的变化来间接测量。

教师在肯定学生回答的基础上请学生画出设计的装置图。——基本上是用弹簧秤拉着小车在水平桌面上加速运动，车后夹纸带，纸带通过打点计时器。

让学生讨论该实验存在的问题。引导学生思考一方面小车受到的拉力不是小车受的合力，车还受摩擦，也会改变车的运动状态，最终加速度应该由合力来决定。可是摩擦力还未知。另一方面用弹簧秤拉着车做加速运动很难控制是匀加速的。运动中的弹簧秤也不好读数。

思考解决方案。

对前一个问题：一种思路是测出滑动摩擦力——（把小车用弹簧秤系在固定物上，抽出小车下的木板，此时弹簧秤拉力与木板对车的动摩擦平衡），利用滑动摩擦力大小只与压力和动摩擦因数有关，改变水平拉力时不改变摩擦力，所以合力还是可以测出来的。

另一种思路是先利用斜面平衡掉摩擦力，（调整斜面的倾角，使车能在斜面上匀速下滑）

对后一个问题：可以用细线跨过定滑轮，在细线另一端挂上小钩码，利用小钩码的重力来拉动小普通高中课程标准实验教科书物理必修1（鲁科版）

福州格致中学颜有虹教案

车。

综合以上方案提出分组实验的设计。布置分组实验的预习报告。

2、演示实验：分组实验需要大量的时间处理实验数据。所以我们今天先通过简单的演示实验寻找规律。装置基本同前，在不要求太准确实验的前提下，我们可以忽略摩擦力，并且用简单粗略的方法比较加速度。

我们先用两辆质量相同的小车，都用细线牵引，细线跨过定滑轮，下挂不一样质量的钩码，钩码质量比为1：2；用铁夹控制小车的启动和停止，发现相同时间内钩码质量大的小车运动距离是另一车的两倍。车的运动遵循运动学公式s12at，因此说明了车的加速度之比为1：2；可见车的加速度与外力成正比； 2 我们再用两辆质量比为1：2的小车，另一端挂一样质量的钩码，发现车的位移比为2：1，说明加速度比为2：1，即加速度与质量成反比。

3、牛顿第二定律

综合上面的研究，我们对力、质量、加速度的关系得到了这样的结论：物体的加速度与作用力成正比，与质量成反比。这就是牛顿第二定律。用数学公式表示为aF，或者Fkma，其中K为比例系数。m如果公式中的单位取的合适，就可以使K=1,使公式简化。

我们知道，在国际单位制种，力的单位是牛顿。牛顿这个单位就在根据牛顿第二定律来的，使质量为221Kg的物体产生1m/s的加速度，用的力是1N。所以1牛顿=1千克米/秒.所以我们选力的单位为牛顿，质量单位为千克，加速度单位为米每二次方秒，牛顿第二定律的公式就是Fma。非常的简洁漂亮。

掌握牛顿第二定律，还要注意以下几点：

1是可能同时又多个力作用在物体上，每个力都会迫使物体改变运动状态，但最终物体的运动状态改不改变，改变的快慢取决于所有力的合力，所以大家记公式时要记F合ma。以免漏力。

2是力和加速度都是矢量，都有方向。牛顿第二定律不仅确定了加速度和力的大小之间的关系。而且确定了它们之间的方向关系。力的方向就是加速度的方向，也就是速度变化的方向，注意不是速度的方向。

3是这个公式是瞬时性的，也就是说一旦作用在物体上的力发生改变，加速度立刻就随着发生变化了，当然，由于惯性，速度并不会瞬间突变。所以我们分析物体的运动时，一定要看物体的受力情况，物体的受力变了，就开始另一个阶段的运动。

巩固练习：质量为10Kg的铁块，放在光滑的水平面上，在大小为30N的水平推力作用下，它产生多大的加速度？如果水平面不光滑，与铁块间的动摩擦因数为0.2，那铁块又产生多大的加速度？推动后撤掉推力，铁块减速时的加速度是多少？方向向？

24、力学单位制：如果我们把力用牛顿做单位，质量用克做单位，而加速度用厘米/秒做单位，那么牛顿第二定律的式子就不是Fma了，而要有一个系数。

同一个物理量在世界各地有着各种各样不同的单位。比较长度单位，有米、厘米、市尺、英里、海里等各种形式。一个物理公式确定的关系，包括物理量的数量和单位之间的关系。所以我们必须了解单位之间的关联。

单位制把所有的物理量单位之间的关系规范化了。其中国际单位制是比较科学完善的，我们高中物理所学的所有公式都采用国际标准单位制——SI制。

在国际标准单位制中，先确定了七个基本物理量（长度、时间、质量、电流强度、物质的量、热力学温度和光强）和它们的基本单位：（米、秒、千克、安培、摩尔、开尔文和坎德拉）

在力学中，只要抓住了质量时间和长度，就能描述力、功、压强、功率等等各种力学量。所以其他物理量称为导出物理量，导出物理量的单位称为导出单位。比如：功的单位焦耳是由WFs确定的，因此

221焦耳就是1牛顿米。也就是1千克米/秒。

22请同学们再练习几个物理量的导出单位。如压强单位：1帕斯卡=1牛顿/米=1千克/米秒 而厘米和克则属于另一套单位制。布置作业： 普通高中课程标准实验教科书物理必修1（鲁科版）

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1、写预习报告；

2、顶尖P103~104/1~6；

8、9

第二课时——分组实验

1、回顾实验装置的设计过程（可通过实验视频熟悉操作步骤）

2、数据处理方法：

——本实验要证明加速度与合力成正比，与质量成反比。可以通过数据表格，也可以通过图像，图像法比较直观。所以本实验选择图像法。证明加速度与合力成正比，只要在车的质量不变的前提下，改变细线一端的钩码质量来改变拉力，测量不同拉力情况下的加速度，用加速度和拉力的数据描点，证明点基本在一条过原点的直线上即可。

——证明加速度与质量成反比，反比例图像是双曲线，不容易看出来，所以我们要“化曲为直”证明加速度与质量的倒数成正比。

3、实验注意事项：

——本实验中是用重力的下滑分量来平衡摩擦力的。所以在加上细线拉力时，不能改变重力的下滑分量与摩擦力的平衡关系，也就是斜面倾角不能再发生改变，细线必须沿斜面拉动。否则支持力改变，摩擦力就变了，平衡就被破坏了，这样拉力就不会是合力了。

——那么在改变车质量的时候，车重变化，要不要重新平衡摩擦力呢？学生讨论

——我们是把钩码的重力当做细线的拉力大小。但是事实上由于绳长不变，车在加速下滑时，钩码是不可能静止也不能匀速的，钩码的重力一定也比细线的拉力大。但是如果钩码的质量很小，那它的重力与拉力间的差异就很小，可以忽略不计。所以这个实验要在钩码质量远小于车的质量的条件下作。小车质量已经测量过了，是250g；一个钩码质量为50g；所以数据取：

控制车质量为250g+7*50g(加7个钩码在车上)，改变细线一端的钩码分别为1个、2个和3个，测三组加速度；

控制细线一端的钩码为1个，控制车的质量为500g、550g和600g。再测三组加速度。

4、分组实验、数据处理——教师巡视，解决问题。

5、作业——完成实验报告。

第三课时——牛顿第二定律的运用

导入：

1.这是一堂习题课，希望同学们着眼于分析问题、解决问题的方法，掌握好牛顿第二定律的应用。应用牛顿第二定律解决问题，可以分为两大类。

第一类，是知道物体受到的作用力，应用牛顿第二定律求解出加速度，再应用运动学公式，求出物体的运动情况——某时刻的速度或某阶段的位移。我们简称为“知力求运动”。

第二类，是知道物体的运动情况，求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，求出物体的受力情况。这一类简称为“知运动求力”。

这是因为力是物体运动状态变化的原因，反过来物体运动状态的改变反映出物体的受力情况。这两类问题，各举一例。

2.例题

例1：书本P111/例题——分析中强调解题步骤和规范： 首先要画受力分析图；

第二要设定正方向，合力等于正方向的力减负方向的力。这样得到的合力已经包含正负号。一般取速度方向为正方向。如果合力是负的，加速度就是负的，与速度反向，说明物体减速；如果合力是正的，与速度同向，说明物体加速。

然后选择合适的运动学公式求解。普通高中课程标准实验教科书物理必修1（鲁科版）

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指出如果公式中的物理量全都转换为国际标准单位制，那么求出的物理量肯定也是国际标准单位制中的单位。

例2：书P113/例题：

巩固前面的解题步骤和规范，结合正交分解的分析方法。

3.课堂练习：

（1）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20 Ｎ,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/s)

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

2FxFcosFFyFNFsinG,向上的加速度ａｘ 物体沿水平方向加速运动,设加速度为ａ,则ｘ轴方＝ａ,ｙ轴方向上物体没有运动,故ａy＝０,由牛顿第二定律得Fxmaxma,Fymay0

所以FcosFma,FNFsinG0 以上三式代入数据可解得 用正交分解法来解.

又有滑动摩擦力FFN

2.物体的加速度a=0.58 m/s

小结: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（2）一斜面AB长为10 ｍ,倾角为３０°,一质量为２kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图所示(ｇ取10 m/s)(1)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.(2)若给小物体一个沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面匀速下滑,则小物体与斜面间的动摩擦因数μ是多少? 解析:(1)以小物体为研究对象,其受力情况如图3—6—5所示,建立直角坐标系,把重力Ｇ沿ｘ轴和ｙ轴方向分解:G1mgcos,G2mgsin小物体沿斜面即ｘ轴方向加速运动,设加速度为ａ,则ａｘ＝ａ,物体在ｙ轴方向没有发生位移,没有加速度则ａｙ＝０,由牛顿第二定律得, 所以

2FxG2FmaxFyFNG1may

mgsinFmaFNmgcos

又FFN

mgsinmgcosg(sincos)所以 m10(sin300.5cos30)m/s20.67m/s2a设小物体下滑到斜面底端时的速度为ｖ,所用时间为ｔ,小物体由静止开始匀加速下滑, 由vtv02as得v222as20.6710m/s3.7m/s 普通高中课程标准实验教科书物理必修1（鲁科版）

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由vtv0at得t v3.7s5.5s a0.67FxG2Fmax0FyFNG1may0(2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度ａ＝０,则在图3—6—５的直角坐标中ax0,ay0,由牛顿第二定律,得

FmgsinFNmgcos又FFN

所以,小物体与斜面间的动摩擦因数FFNtantan300.58

小结:若给物体一定的初速度,当μ＝tgθ时,物体沿斜面匀速下滑；当μ＞tgθ（μmgcosθ＞mgsinθ）时,物体沿斜面减速下滑；当μ＜tgθ（μmgcosθ＜mgsinθ）时,物体沿斜面加速下滑.（3）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a1v04m/s21m/s2 ① t14设摩擦力为Fμ,由牛顿第二定律得FFma1 ② 后6 s内物体的加速度为a20v42m/s2m/s2 ③ t263物体所受的摩擦力大小不变,由牛顿第二定律得Fma2 ④ 由②④可求得水平恒力F的大小为Fm(a1a2)2(12)N3.3N 3小结:解决动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况的分析同样重要,特别是像这类运动过程较复杂的问题,更应注意对运动过程的分析.

在分析物体的运动过程时,一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同,若不同,必须分段处理,加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量.分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化,哪些力没发生变化.4、小结：处理动力学问题的一般思路和步骤是：①领会问题的情景，在问题给出的信息中，提取有用信息，构建出正确的物理模型；②合理选择研究对象；③分析研究对象的受力情况和运动情况；④正确建立坐标系；⑤运用牛顿运动定律和运动学的规律列式求解。

5、布置作业：书114/3~6；P122/

3、5；顶尖P104/变式2；P105/10、11、14、15