人民教育出版必修一43《牛頓第二定律》課程教案2

1、二、牛頓第二定律一、 教學目標1、知識與技能（1）利用實驗能正確得出加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系。（2）理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達式的確切含義。（3）會運用牛頓第二定律解答相關(guān)問題。（4）知道什么是基本單位，什么是導出單位，什么是單位制。明確單位制在物理計算中的應(yīng)用。2、過程與方法（1）體驗科學研究的基本步驟。（2）知道一種常用的研究方法控制變量法3、情感、態(tài)度與價值觀（1）使學生在互相協(xié)作中，體驗團隊合作精神，培養(yǎng)學生關(guān)心他人的優(yōu)良品格。（2）培養(yǎng)學生的實驗能力、分析能力、解決問題的能力和尊重事實，實事求是的科學研究作風。二、 教學重點、難點教學重點：1.牛頓第二定律的實驗過程

2、。2.牛頓第二定律。教學難點：牛頓第二定律的推導及應(yīng)用。三、 設(shè)計思路 通過實驗思考，優(yōu)化意義建構(gòu)，提出并解決實際問題學生對線性函數(shù)進行處理，師生合作完成非線性到線性的轉(zhuǎn)換通過探究a與F、m的關(guān)系，引起學生思考（控制變量法）通過學生合作探究，從實驗中歸納a與F、a與m之間的關(guān)系牛頓第二定律是動力學的核心內(nèi)容。教學中要通過實驗探究和數(shù)學推演的方法，要求學生能正確得出加速度與合力和物體質(zhì)量之間的關(guān)系。只有讓學生主動參與探究的全過程，成為學習的主體，才能激發(fā)將來進一步深入學習的欲望。在探究活動開始時，教師可以給學生創(chuàng)設(shè)一些問題情景，引導學生去發(fā)現(xiàn)問題，使學生產(chǎn)生探究的動機，通過自主探究，協(xié)作學習，意

3、義建構(gòu)，從而提出并解決問題。本節(jié)教學設(shè)計的基本過程如下：整個過程教師是一個引導者和參與者，引導學生交流討論和實踐，不能忽視創(chuàng)新提高的環(huán)節(jié)，充分重視在學生的探究過程中情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)，重視學生能力的培養(yǎng)。四、 教學資源兩輛質(zhì)量相同的小車、一端帶有滑輪的木板、砝碼一盒、砝碼盤、細繩、打點計時器、紙帶、測力計、學生電源、筆記本電腦等。五、 教學設(shè)計教師活動學生活動點評引入新課（一）播放錄像或展示圖片。1運動員用力踢球，球從靜止到運動；2運動員用腳停球，球從運動到靜止；3運動員用頭停球，球的速度大小和方向都發(fā)生改變；提問：1足球在運動過程中運動狀態(tài)是否發(fā)生了改變？2足球在運動過程中是否產(chǎn)生了加

4、速度？3物體運動狀態(tài)的的本質(zhì)原因是什么？（二）實驗演示：在運動的鋼球旁放一強磁鐵，發(fā)現(xiàn)鋼球運動方向發(fā)生了改變。（三）問題討論：力是產(chǎn)生加速度的原因。那么，物體受到力作用后產(chǎn)生的加速度還跟什么因素有關(guān)呢？提示：一個乒乓球以一定的速度滾來時，我們用手輕輕一擋使其停下，當一輛10t的貨車以一定速度迎面而來時，我們會用身體去擋住它讓它停下嗎？學生進行生活中舉例加以說明。學生回答：物體運動狀態(tài)改變就是速度的改變，其改變的原因是受到力作用后產(chǎn)生了加速度。力是產(chǎn)生加速度的原因。引導學生總結(jié)：1物體運動狀態(tài)改變快慢用加速度來描述；加速度與物體質(zhì)量及物體受力有關(guān)，關(guān)系是：物體受力越大，物體加速度越大；物體質(zhì)量越

5、大，物體加速度越小2剛才的回答只是定性說明了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，它們的關(guān)系到底是正比和反比關(guān)系還是一次函數(shù)或二次函數(shù)關(guān)系呢？本節(jié)課我們就通過實驗來探究這一關(guān)系。讓學生觀看錄像和實驗，使學生對物體運動狀態(tài)的改變有一個感性認識，然后進行問題討論，創(chuàng)設(shè)情景，引出課題。課題探究：（討論實驗方案）1、根據(jù)加速度與物體質(zhì)量及物體受力的關(guān)系，我們很容易猜想它們之間可能是正比或反比的關(guān)系，那么我們?nèi)绾蝸碜C實自己的猜想是否正確呢？2、確實需要實驗求證，那么，我們該用怎樣的研究方法來三個物理量之間的關(guān)系物理量呢？（介紹控制變量法）3、實驗器材選擇：我們知道質(zhì)量可以用天平進行測量，力可以用彈簧秤測量，那么加速度

6、怎么來測定呢？4實驗方案選擇：教師引導學生進行合理地猜想和假設(shè)，自主制定實驗計劃和進行實驗可行性論證。點撥深化：實驗中不采用打點計時器測定小車的加速度，而是用比較小車的位移來比較它們的加速度。想一想，為什么？如讓兩個小車同時由靜止開始做勻加速運動。同時停止運動。討論這樣做可以嗎？實驗求證：a與F、m之間的定量關(guān)系 實驗裝置介紹：1、當m一定時，a與F之間的定量關(guān)系2、當F一定時，a與m之間的定量關(guān)系總結(jié)綜述： 1、牛頓第二運動定律內(nèi)容：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。表達式：F合=ma單位牛頓的定義：使質(zhì)量1千克的物體產(chǎn)生1米/秒2加速

7、度的力為1牛頓定律的理解牛頓第二定律是由物體在恒力作用下做勻加速直線運動的情形下導出的，但由力的獨立作用原理可推廣到幾個力作用的情況，以及應(yīng)用于變力作用的某一瞬時。還應(yīng)注意到定律表述的最后一句話，即加速度與合外力的方向關(guān)系，就是說，定律具有矢量性、瞬時性和獨立性，所以掌握牛頓第二定律還要注意以下幾點：(1)定律中各物理量的意義及關(guān)系F合是物體(研究對象)所受的合外力，m是研究對象的質(zhì)量，如果研究對象是幾個物體，則m為幾個物體的質(zhì)量和。a為研究對象在合力F合作用下產(chǎn)生的加速度；a與F合的方向一致。(2)定律的物理意義從定律可看到：一物體所受合外力恒定時，加速度也恒定不變，物體做勻變速直線運動；合

8、外力隨時間改變時，加速度也隨時間改變；合外力為零時，加速度也為零，物體就處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第二定律正交分解表達式F合x=maxF合y=may2、力學單位制問題討論1：不同的數(shù)字可以反映出其大小，那么我們在比較物理量時，是否可以只用數(shù)字來比較呢？為什么呢？例如：兩人身高分別為160和1.70時，我們能據(jù)此來說明哪個人的身高要高一些嗎？問題討論2：物理量的單位如何而來？位移、時間、速度、加速度的單位是什么？從何而來？思維訓練：1.請把密度的單位：克/升轉(zhuǎn)換成國際單位制中的單位.2.現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空：密度、米/秒、牛頓、加速度、質(zhì)量、秒、厘米、長度、時間、千克

9、A.屬于物理量的有：_.B.在國際單位制中，作為基本單位的物理量有_。C.在國際單位制中屬基本單位的有_，屬導出單位的有_。3案例探究：如圖所示，位于水平面上質(zhì)量為m的小車，在大小為F、方向與水平方向成角的拉力作用下沿地面做勻加速直線運動。若小車與地面間的動摩擦因數(shù)為，求小車的加速度。討論、回答：1、可以通過實驗來驗證加速度，質(zhì)量和力三個量。2、先保持質(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系；再保持外力一定，研究加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系。最后歸納出加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系。3、用打點計時器進行測定加速度。據(jù)公式，可知：在時間t相同的情況下，位移s與加速度a的大小成正比。這樣比較小車的位移s1、s2就可以

10、比較它們的加速度大小a1、a2，且。思考：實驗探究a與F、m之間的定量關(guān)系時應(yīng)注意什么？學生分組實驗：1、當m一定時，a與F之間的定量關(guān)系實驗：設(shè)計表格，填寫對應(yīng)的F和a的數(shù)值（取6組數(shù)據(jù)）以F為縱軸，a為橫軸作F-a圖像根據(jù)實驗寫出當m一定時，a與F之間的關(guān)系2、當F一定時，a與m之間的定量關(guān)系實驗：設(shè)計表格，填寫對應(yīng)的a和1/m的數(shù)值（取6組數(shù)據(jù)）以a為縱軸，1/m為橫軸作a-1/m圖像根據(jù)實驗寫出當F一定時，a與m之間的關(guān)系知識生成：當用不同的力作用在一個質(zhì)量不變的物體（或者質(zhì)量相同的不同物體）上時，加速度與外力成正比；當用同一個力作用在一個質(zhì)量可變一個物體（或者質(zhì)量不同的物體）上時，加

11、速度與質(zhì)量成反比；思維訓練：1.下列關(guān)于由小車實驗得出牛頓第二定律F=ma的說法中，符合實際的是A.同時改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F，得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系B.保持小車質(zhì)量不變，只改變小車所受的拉力，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者之間的關(guān)系C.保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系D.先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量間的關(guān)系，最后綜合起來得到加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系2.豎直向上飛行的子彈，達到最高點后又返回原地，假設(shè)整個過程中，子彈所受阻力大小與速度的大小成正比，則整個運動過程中，加速度的變化

12、是A.始終變小B.始終變大C.先變小后變大D.先變大后變小學生討論：不可以。因為僅憑數(shù)字的大小關(guān)系并不能確定物理量的大小關(guān)系，要想能比較還必須加上單位。學生探究：根據(jù)課外閱讀資料，知道長度、時間單位是如何規(guī)定的，而速度、加速度可以根據(jù)公式和導出。學生探究、討論，回答：力學中有三個物理量的單位是選定的，長度的單位、時間的單位、質(zhì)量的單位。物理學中一共有七個物理量的單位是選定的。被選定物理量的單位叫基本單位。基本單位在物理學中，選定幾個物理量的單位作為基本單位。力學中的基本單位：位移單位（m） 時間單位（s）質(zhì)量單位（kg）導出單位：利用公式推導出來的。單位制：由基本單位、導出單位等一系列單位所構(gòu)

13、成的單位體系叫單位制，又叫國際單位制。解答：以小車為研究對象，它在運動過程中受到四個力的作用：重力mg、地面支持力N、地面摩擦力f、拉力F，在水平方向上，在豎直方向上，又有，聯(lián)立三式解得：定性說明F、m、a的關(guān)系引導學生進行猜想影響加速度的因素，確定需要研究的物理量，將問題量化。根據(jù)已經(jīng)學過的知識來確定實驗原理，可以使學生體會如何將所學的知識指導實踐，加深對知識的理解。平衡摩擦力：將長木板稍微有一些傾斜，使小車的重力沿斜面的分力與木板面給小車的摩擦力成為一對平衡力使小盤和砝碼的總重力遠小于小車的重力（學生實驗，教師提出，學生思考為什么）分析學生根據(jù)實驗得出的結(jié)論，點評學生實驗情況通過實驗探究初步學會控制變量法解決問題的方法和程序。知道a與F、m之間的定量關(guān)系 aF/m或者 Fma若改寫為等式，應(yīng)乘一系數(shù)F= k ma此題著重考察物理學常用的方法控制變量法加深學生對牛頓第二定律公式中各物理量的矢量性、同一性、瞬時性的理解。物理公式在確定數(shù)量關(guān)系的