牛頓第二定律教學(xué)設(shè)計(jì)-比賽專用

《牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計(jì)凌晨物電學(xué)院2012級物理學(xué)教材內(nèi)容分析教材的地位和作用牛頓第二定律將力學(xué)和運(yùn)動學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，它是高中動力學(xué)的核心規(guī)律，也是學(xué)習(xí)其它動力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)。在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊“物理1”中涉及本節(jié)的內(nèi)容有：“通過實(shí)驗(yàn)，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系，理解牛頓第二定律?！蓖瑫r可以與第三章第二節(jié)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力，質(zhì)量的關(guān)系”相互呼應(yīng)。重點(diǎn)與難點(diǎn)了解加速度、力、質(zhì)量之間的關(guān)系成功完成實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解牛頓第二定律，初步掌握牛頓第二定律的應(yīng)用。讓學(xué)生知道國際單位制中力的定義。教材內(nèi)容分析人教版高一物理必修一教材，將牛頓第二定律的探究實(shí)驗(yàn)和公式表達(dá)分成了兩節(jié)內(nèi)容，目的在于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究和突出牛頓第二定律在力學(xué)中的重要地位。本節(jié)內(nèi)容是在上節(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析說明，提出了牛頓第二定律的具體表述，得到了牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。教科書突出了力的單位“1牛頓”的物理意義，并在最后通過兩個例題的應(yīng)用體現(xiàn)了牛頓第二定律解題的基本思路。學(xué)習(xí)任務(wù)分析本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)類型是綜合啟發(fā)型。在知識上要求知道決定加速度的因素、理解加速度、質(zhì)量、力三者關(guān)系；在技能上要求能設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)，會測定相關(guān)物理量；體驗(yàn)性上要求經(jīng)歷探究活動、嘗試解決問題方法、體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律過程，體會科學(xué)研究方法──控制變量法、圖象法的應(yīng)用。學(xué)生特征分析在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容之前，所教的學(xué)生已經(jīng)掌握了力、質(zhì)量、加速度、慣性等概念；知道質(zhì)量是慣性的量度、力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因；會分析物體的受力。已具備一定的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，定性總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的能力。教學(xué)目標(biāo)知識與技能目標(biāo)要求學(xué)生初步掌握運(yùn)用牛頓第二定律求解問題的方法與步驟。并且能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推出加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系，理解并且掌握第二定律。過程與方法在講課過程中滲透科學(xué)探究方法（控制變量法，圖像法，科學(xué)歸納法）情感態(tài)度與價值觀通過學(xué)生之間的交流談?wù)撎骄?，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。同時讓學(xué)生在觀看老師演示實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的樂趣，培養(yǎng)對物理學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)策略制定教師演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生相互討論相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生在觀察，分析，討論，思考中體驗(yàn)科學(xué)探究的過程與方法，從而掌握牛頓第二定律的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與拼搏的科學(xué)精神。在人教版高一物理必修一參考實(shí)驗(yàn)案例兩個相同的小車放在光滑水平板上，前端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放砝碼。小盤和砝碼所受的重力，等于使小車做勻加速運(yùn)動的力。因此，增減小盤中的砝碼就可以改變小車受到的合力。兩個小車后端各系一條細(xì)線，用一個黑板擦把兩條細(xì)線同時按在桌子上，使小車靜止。抬起黑板擦，兩個小車同時開始運(yùn)動，按下黑板擦，兩個小車同時停下來。用刻度尺測出兩個小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比。為了改變小車的質(zhì)量，可在小車中增減砝碼。黑板黑板擦小車小車小車教學(xué)媒體的選擇與應(yīng)用教學(xué)設(shè)備：多媒體教室，課件演示實(shí)驗(yàn)器材：小車兩個，帶滑輪的木板一塊，細(xì)線，砝碼盤，砝碼教學(xué)過程設(shè)計(jì)整體思路：分為四個環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)情景，引入新知自主學(xué)習(xí)，獲得新知分析討論，理解新知解決問題，運(yùn)用新知演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生通過對第二節(jié)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道了力是使物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因即產(chǎn)生加速度的原因，同時質(zhì)量是影響物體運(yùn)動狀態(tài)變化（產(chǎn)生加速度）的另一因素，通過提出問題：力，加速度，質(zhì)量之間有無某種定量的關(guān)系呢？來引出新課。由于牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)要求比較高，而學(xué)生實(shí)驗(yàn)由于儀器等各方面的限制會出現(xiàn)較大的誤差，如果讓學(xué)生通過精確的定量分析來得出結(jié)論，會有一定的難度，以至整堂課的教學(xué)效果會受到影響。為了得到更好的教學(xué)效果和更高的課堂效率，在此教師改變實(shí)驗(yàn)方法，以演示實(shí)驗(yàn)的方法向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)過程。只要求學(xué)生對加速度與質(zhì)量和外力之間的關(guān)系作定性的分析。實(shí)驗(yàn)過程允許學(xué)生各組討論，這樣可以提高學(xué)生的解決問題的能力。在開始學(xué)生分組討論前，為了使學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴忻鞔_的目的性，在開始實(shí)驗(yàn)前先可以通過引導(dǎo)提問，總結(jié)出物理學(xué)中一種重要的研究方法―――控制變量法，即我們在研究三個物理量（a、F、m）之間關(guān)系時，可以先保持其中的一個量（m）不變，研究另兩個量（a，F(xiàn)）之間的關(guān)系，然后再保持另一個量（F）不變，研究另兩個物理量（a、m）之間的關(guān)系，最后，把兩者綜合起來，得到三個量之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)：在研究加速度和力的關(guān)系時，要先排除質(zhì)量對加速度的影響，為控制變量，同學(xué)們必須選擇兩輛質(zhì)量相等的小車以及其它必要的實(shí)驗(yàn)器材，并按圖一所示將各實(shí)驗(yàn)器材裝配好。抬起黑板擦，讓兩輛小車同時同地從靜止開始在不同的水平拉力（不同的砝碼裝在相同質(zhì)量的砝碼盤里）作用下做勻加速直線運(yùn)動，小車所受的水平拉力F的大小可以近似認(rèn)為等于砝碼（包括法碼盤）所受重力的大小。小車走過一段距離蓋下黑板擦，讓兩車停下，發(fā)現(xiàn)受水平拉力大的物體運(yùn)動的位移大。在研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系時，要先排除外力的影響，所以還用前面的裝置，在砝碼盤上放上相同的砝碼，選擇不同質(zhì)量（小車上放置不同質(zhì)量的砝碼）的小車，重做上述的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量大的小車運(yùn)動的位移小。觀看完老師演示實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生還是以組為單位分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)歸納出由定性分析可得出的結(jié)論。運(yùn)用前兩章學(xué)習(xí)的公式，可推導(dǎo)出以下結(jié)論：對質(zhì)量相同的物體來說作用在物體上的力越大，則物體的加速度越大。受相同的力的物體，質(zhì)量越大，加速度越小。歸納總結(jié)通過老師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組討論，學(xué)生對加速度與質(zhì)量以及外力的關(guān)系有了定性的了解，為了提高課堂的效率，對加速度、質(zhì)量以及外力之間的定量分析可以通過多媒體課件完成。幫助學(xué)生總結(jié)得出加速度、質(zhì)量以及外力之間的定量關(guān)系：對質(zhì)量相同的物體來說物體的加速度跟作用在物體上的力成正比。在相同的力作用下，物體的加速度跟物體的質(zhì)量反比。將以上結(jié)論可得出牛頓第二定律：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。通過引導(dǎo)加速度和力都是矢量，可讓學(xué)生得出加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同。同時可得出牛頓第二定律的數(shù)字表達(dá)式：F∝ma也可改寫成F=kma.說明“牛頓”定義：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力。即1N=1kg1m/s2。當(dāng)上述表達(dá)式中的物理量都選擇國際單位即質(zhì)量單位取kg，加速度單位取m/s2，力的單位取牛時，表達(dá)式中的k＝1，此時表達(dá)式簡化為F＝ma?？梢姡锢砉皆诖_定物理量數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了物理量間的單位關(guān)系。通過提示在一般情況下一個物體不至受一個力的作用，請學(xué)生得出牛頓第二定律的進(jìn)一步表達(dá)：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。我在設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容的教學(xué)時注意體現(xiàn)了以下幾條原則：明理性原則：不僅使學(xué)生知其然，而且使學(xué)生知其所以然，讓學(xué)生在觀看完老師演示實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行討論，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。使學(xué)生不僅知道了牛頓第二定律，也可以使學(xué)生知道牛頓第二定律究竟是如何從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)得出的。全面發(fā)展性原則：著重于學(xué)生的非智力因素、智力因素、生理結(jié)構(gòu)和功能的發(fā)展，注意讓學(xué)生在分組討論的同時，促進(jìn)學(xué)生形成正確的世界觀，要求教師要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)程序，啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，如果遇到的種種問題，應(yīng)該如何能思考。充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動作用和創(chuàng)造思維，和學(xué)生一起解決問題，完成任務(wù)。情感性原則：在演示實(shí)驗(yàn)的過程中，注意情感的充分運(yùn)用，注意對學(xué)生興趣的激發(fā)。在設(shè)計(jì)的過程中突出實(shí)事求是的思想，在器材選擇上，將每一個器材都選擇恰當(dāng)，保證了實(shí)驗(yàn)可以有效，順利的進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)過程中，運(yùn)用多媒體課件，突出現(xiàn)代的氣息，充分展示其原理和過程，縮短學(xué)生的思維路徑，深化概念理解，培養(yǎng)良好的學(xué)科素養(yǎng)。

深入理解、應(yīng)用鞏固為了使學(xué)生深入理解牛頓第二定律的性質(zhì)，將和學(xué)生一起對牛頓第二定律作進(jìn)一步的討論：項(xiàng)目內(nèi)容說明或提示牛頓第二定律的性質(zhì)①瞬時性：加速度和力的關(guān)系是瞬時對應(yīng)的關(guān)系，a與F同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失②矢量性：加速度的方向總與合外力方向相同③獨(dú)立性（或相對性）：當(dāng)物體受到幾個力作用時，可把物體的加速度看成是各個力單獨(dú)作用時所產(chǎn)生的分加速度的合成。①只有受到力作用時，才有加速度，但不一定就有速度②任何情況下，a與F同向，但與速度V不一定同向③力的獨(dú)立性原理是力的合成與分解的基礎(chǔ)課堂教學(xué)評價本次課堂教學(xué)在知識與技能方面要求學(xué)生初步掌握運(yùn)用牛頓第二定律求解問題的方法與步驟。并且能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推出加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系，理解并且掌握第二定律。在過程與方法