牛頓第二定律教學(xué)案例

1、牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析使用的教材是人民教育出版社物理室編著的普通高中教科書物理（必修）第一冊(cè)。 本節(jié)牛頓第二定律定量研究力和加速度的關(guān)系。由于高中力學(xué)部分是以牛頓定律為基礎(chǔ)所構(gòu)建的體系，在牛頓三定律中，以牛頓第二定律為核心。因此由以上分析可以知道，這節(jié)內(nèi)容占有相當(dāng)重要的地位。牛頓第二定律涉及到三個(gè)變量。本節(jié)通過(guò)控制變量法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出牛頓第二定律?？刂谱兞糠ㄊ且环N非常重要的物理學(xué)研究方法，在后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，如電容、電阻等部分都會(huì)用到這種方法。本節(jié)內(nèi)容就培養(yǎng)學(xué)生掌握“物理研究方法”這一方面來(lái)說(shuō)也相當(dāng)重要。二、學(xué)生分析學(xué)生已經(jīng)掌握了運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、以受力分析為核心的基本力

2、學(xué)知識(shí)和牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律，這是本節(jié)課展開(kāi)的知識(shí)基礎(chǔ)；而在技能上要求學(xué)生具備熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能?？紤]到高一學(xué)生的抽象思維能力不強(qiáng)，因此，在教學(xué)過(guò)程中要為學(xué)生提供足夠的感性材料，以豐富學(xué)生的物理表象。以學(xué)生的興趣為平臺(tái)，多讓學(xué)生自行探索，親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。三、教學(xué)目標(biāo)1. 知識(shí)與技能能說(shuō)力是產(chǎn)生加速度的原因 能說(shuō)出研究加速度、力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法及方案能說(shuō)出牛頓第二定律的內(nèi)容學(xué)會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律分析實(shí)際問(wèn)題2. 過(guò)程和方法 通過(guò)控制變量法及DIS實(shí)驗(yàn)得出牛頓第二定律的內(nèi)容。3. 情感、態(tài)度、價(jià)值觀 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的分析，培養(yǎng)學(xué)生建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和鍥而不舍的科學(xué)精神。四

3、、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)利用控制變量法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，建立牛頓第二定律是本節(jié)的重點(diǎn)同時(shí)也是本節(jié)的難點(diǎn)。牛頓第二定律的應(yīng)用五、教法與學(xué)法1.教法：實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué) 為了教學(xué)目標(biāo)的更好實(shí)現(xiàn)，采取提出問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)探索、觀察歸納、分析討論、建立規(guī)律的教學(xué)方式，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，使學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來(lái)。并鼓勵(lì)學(xué)生從各個(gè)不同的角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2學(xué)法： -協(xié)作學(xué)習(xí)，分組探究。 突出學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開(kāi)展合作探究，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，引導(dǎo)分析總結(jié)等以學(xué)生為主體的特點(diǎn)。六、教學(xué)媒體多媒體，CAI軟件，實(shí)驗(yàn)器材（細(xì)線、天平、砝碼、彈簧秤、小車、鉤碼、刻度尺、夾子等）。七、教學(xué)過(guò)程（一） 創(chuàng)設(shè)情景，引入

4、新課下面問(wèn)題可以引導(dǎo)學(xué)生思考(1)神舟六號(hào)飛船返回艙返回時(shí)為何要打開(kāi)降落傘？(2)賽車在開(kāi)出起跑線的瞬間發(fā)生了怎樣的變化？這兩個(gè)例子使學(xué)生認(rèn)識(shí)到改變物體原有狀態(tài)是和作用在物體上的力的大小有關(guān)的。進(jìn)一步思考：賽車比起一般的家用汽車質(zhì)量上有什么不一樣?這一設(shè)計(jì)是為什么？通過(guò)這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生容易聯(lián)想到質(zhì)量越小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，所以加速度和物體質(zhì)量有關(guān)。提出疑問(wèn)：加速度和力、質(zhì)量到底有什么關(guān)系呢？教師：既然我們能夠初步肯定“物體的加速度a與物體本身的質(zhì)量m和受到的力F有關(guān)系”那么這種關(guān)系具體是什么呢？是不是成一定的比例呢？讓學(xué)生帶著這些問(wèn)題順利的進(jìn)入下一環(huán)節(jié)活動(dòng)探究。（二）活動(dòng)探究物體的加速度a與質(zhì)

5、量m和所受作用力F的關(guān)系1. 確定研究方法控制變量法 教師：提出一共有兩個(gè)因素與a有關(guān)系，我們能不能固定其中一個(gè)物理量，然后改變另一個(gè)物理量來(lái)探究這一變化量與加速度a的關(guān)系，這就是物理學(xué)中經(jīng)常用到的研究方法控制變量法?！疽龑?dǎo)學(xué)生大膽猜測(cè)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)?！?. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 A、分組設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的方案：包括（器材的選擇、實(shí)驗(yàn)操作、記錄處理數(shù)據(jù)）。 B、通過(guò)小組討論，以及我提供的系列實(shí)驗(yàn)器材，提出一些可操作性的實(shí)驗(yàn)方案，并把這些的實(shí)驗(yàn)方案在小組內(nèi)討論和交流。得出實(shí)驗(yàn)方案：利用兩小車位移之比就是加速度之比研究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。aS首先交代清楚實(shí)驗(yàn)裝置，研究對(duì)象及外力的

6、施加等問(wèn)題。怎樣克服實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的摩擦阻力呢？引導(dǎo)學(xué)生使用重力的分力來(lái)平衡阻力。所以墊高木板一端以傾斜木板達(dá)到目的。引導(dǎo)學(xué)生自主探究，進(jìn)行試驗(yàn)。(1)質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系。接著考慮如何保持質(zhì)量一定？利用兩個(gè)質(zhì)量相同的小車來(lái)做實(shí)驗(yàn)。如何測(cè)定加速度？根據(jù)初速為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在時(shí)間相同的情況下，通過(guò)測(cè)位移來(lái)達(dá)到測(cè)加速度的目的。實(shí)驗(yàn)一：小車質(zhì)量均為0.2kg，小車1受0.1N的拉力，小車2受0.2N的拉力，同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小車的位移關(guān)系。質(zhì)量M(kg)0.20.22車0.10.21車位移S (cm)力F(N)a SF1/F2 S1/S2a F (2)力一定時(shí)，加速度與

7、質(zhì)量的關(guān)系。如何保持外力一定？給兩個(gè)小車勾上相同質(zhì)量的砝碼。模擬實(shí)驗(yàn)二：兩小車均受0.1N的拉力，小車1質(zhì)量為0.1kg，小車2質(zhì)量為0.2kg，同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小車的位移關(guān)系。實(shí)驗(yàn)一：小車質(zhì)量均為0.2kg，小車1受0.1N的拉力，小車2受0.2N的拉力，同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小車的位移關(guān)系。質(zhì)量M(kg)0.20.22車0.10.21車位移S (cm)力F(N)a SF1/F2 S1/S2a F (2)力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系。如何保持外力一定？給兩個(gè)小車勾上相同質(zhì)量的砝碼。質(zhì)量M(kg)模擬實(shí)驗(yàn)二：兩小車均受0.1N的拉力，小車1質(zhì)量為0.1kg，小車2

8、質(zhì)量為0.2kg，同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小車的位移關(guān)系。aS0.10.22車0.10.11車位移S (cm)力F(N)S1/S2M2/M1a1/M3、數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論：本節(jié)課鼓勵(lì)學(xué)生直接在圖表中觀察，尋找規(guī)律。最后我將展示部分學(xué)生分析結(jié)果，全班同學(xué)參與討論，比較，分析誤差原因并初步得出結(jié)論。 物體的加速度與所受拉力成正比。aF物體的加速度與物體質(zhì)量成反比。a1/M另外很重要的一點(diǎn)是：必須向?qū)W生說(shuō)明我們今天所謂的從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，實(shí)際上是非?；\統(tǒng)的說(shuō)法。當(dāng)初真正的牛頓第二定律得出是科學(xué)家經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，在大量事實(shí)的基礎(chǔ)上才得出的結(jié)論。（三） 得出探究結(jié)論牛頓第二定律：物體的加速度

9、跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。F=kma ， k為系數(shù)。習(xí)慣上所有的物理量都取國(guó)際單位，即m的單位是kg, F的單位是N，加速度a的單位是m/s²，此時(shí)k=1，關(guān)系式變成F=ma，意義即為質(zhì)量為1kg的物體獲得m/s²的加速度所需要的力的大小為1N。牛頓第二定律的進(jìn)一步表述：物體的加速度跟物體所受合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟物體所受合外力的方向相同。 說(shuō)明： （1）F=ma 是矢量式，F(xiàn)與a都具有方向性。a的方向與物體所受合外力的方向相同。 （2）加速度具有瞬時(shí)性，與物體所受的合外力具有同時(shí)性。 （3）力指的是合外力，牛頓第二定律強(qiáng)調(diào)的是合外力與加

10、速度的關(guān)系?！就ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的基本過(guò)程，掌握物理學(xué)中常用的研究方法控制變量法。】（四） 結(jié)論的應(yīng)用 1.讓學(xué)生利用探究出來(lái)的結(jié)論來(lái)分析圖片、視頻后提出的問(wèn)題。2.讓學(xué)生討論實(shí)際生活中，在以下兩個(gè)方面利用牛頓第二定律的實(shí)例：通過(guò)改變質(zhì)量m 通過(guò)改變合外力F。（五） 回顧總結(jié)1.學(xué)生回顧本節(jié)課的探究過(guò)程及過(guò)程中使用的物理思想和研究方法控制變量法。2.歸納總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)重點(diǎn)，牛頓第二定律的內(nèi)容：F=ma。 3.回顧探究牛頓第二定律的整個(gè)過(guò)程：觀察現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)規(guī)律抽象出物理模型提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析結(jié)論得出試驗(yàn)驗(yàn)證?！緩?qiáng)調(diào)，科學(xué)并不是神秘的高不可攀，提倡并培養(yǎng)這種勇于探索科

11、學(xué)的精神?！浚?作業(yè) 課后題1、3.八、板書設(shè)計(jì)牛頓第二定律一、研究方案：利用實(shí)驗(yàn)。二、研究過(guò)程：控制變量法1. m一定時(shí)，與的關(guān)系。2. 一定時(shí)，與m的關(guān)系。三、牛頓第二定律1. 內(nèi)容：A、文字表述：B、數(shù)學(xué)公式： C、力的單位“?！钡亩x：1N=1kg.m/2.理解：矢量性和瞬時(shí)性 四、應(yīng)用【課后反思及效果評(píng)估】本節(jié)牛頓第二定律定量研究力和加速度的關(guān)系。由于高中力學(xué)部分是以牛頓定律為基礎(chǔ)所構(gòu)建的體系，在牛頓三定律中，以牛頓第二定律為核心。因此由以上分析可以知道，這節(jié)內(nèi)容占有相當(dāng)重要的地位。課后我從以幾個(gè)角度進(jìn)行反思：從內(nèi)容上看，注重牛頓第二定律在高中力學(xué)中的地位，課前準(zhǔn)備充分，環(huán)環(huán)相扣，使學(xué)生基礎(chǔ)掌握的較好，為牛頓第二定律的應(yīng)用做好鋪墊。對(duì)于理解上的難點(diǎn)，則通過(guò)實(shí)驗(yàn)和多媒體加以突破。提出：控制變量法實(shí)驗(yàn)中探究得出結(jié)論和規(guī)律，不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，養(yǎng)成一種對(duì)科學(xué)知識(shí)探究的良好習(xí)慣。這是一種非常重要的物理學(xué)研究方法，在后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，如電容、電阻等部分都會(huì)用到這種方法。本節(jié)內(nèi)容就培養(yǎng)學(xué)生掌握“物理研究方法”這一方面來(lái)說(shuō)也相當(dāng)重要。從教學(xué)手段上看，是傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代多媒體的有機(jī)結(jié)合。充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生對(duì)