4.3.1牛顿第二定律+教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

《4.3牛顿第二定律》教学设计
一、课标分析
1.课标要求：1.
2.3理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。

2.学业要求：通过直线运动和牛顿运动定律的学习，认识物理学是对自然现象的描述与解释，具有学习物理学的兴趣。

二、教材分析
从单元关系上看，本章是在前三章内容的基础上进一步研究运动和力的关系，这是质点动力学的基本内容，且三大牛顿运动定律更是动力学的核心内容。

而从本章各小节内容上看，本节内容：牛顿第二定律是在学习牛顿第一定律，理解惯性概念，明确了力是改变物体运动状态的原因的基础上，又经历了探究加速度与力、质量的关系的过程，从而总结而得到的定律。

它具体、定量的回答了加速度和力、质量的关系，是连接运动与力之间关系的桥梁，更是整个牛顿经典物理学中的核心，也是学习其它动力学规律的基础。

其犹如一座大厦之基，深刻影响着学生今后的物理学习。

通过定律的探索过程，渗透物理学研究方法，是整个物理教学的重要内容和任务，这是人类认识世界的常用方法。

所以本节课不只是让学生知道牛顿第二定律的表达式，更应该让生理解牛顿第二定律。

三、学情分析
认知结构：在学习本本节内容之前，学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；具备对物体进行受力分析的基本能力；同时在上一节课已经通过实验探究了加速度与力、质量的关系，这些都为本节学习准备了必备的知识基础。

心理特点：本节课的教学对象是高一年级的学生，该阶段的学生好奇、善问，创造意识强烈，并具备了较高的逻辑推理能力，故在教学中充分创设情景能够激发学生探究定律其本质的兴趣。

个性差异：高中阶段，学生的个性差异主要体现在态度、能力差异上。

部分学生进入高中阶段后，面对难度增加的高中物理，难免会产生逃避的态度，而一部分学生更愿意迎难而上，对困难的事物产生更浓厚的兴趣。

此外，对于思维活跃，理解能力、逻辑能力、观察力较强的学生来说，学习起来也会相对容易些。

故在教学中问题的设置应当由易到难，层层递进。

四、教学目标
1.科学探究：通过分析探究实验的数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式F=kma，并准确表述牛顿第二定律的内容，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。

2.科学思维：能根据1N的定义，理解牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=km a 变成F=m a的，体会单位产生的过程。

3.物理观念：能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。

4.科学态度与责任：会运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度。

五、教学重难点
理解牛顿第二定律及力的单位，结合力的合成与分解、匀变速直线运动规律，应用牛顿第二定律解决简单地动力学问题。

六、教学方法
教法：
1.情境创设法：本节课应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解每个物理量和公式的内涵和外延。

因此在课堂上要通过多种方法为学生学习创设情景.
2.启发引导法：本节课在对牛顿第二定律进行解释时，以抛出问题引发学生思考从而得出结论的方式加深学生对定律内容的理解。

3.讲授法：在启发引导学生理解牛顿第二定律时，教师加以讲授牛顿第二定律五大特性。

学法：
1.分析讨论法：在引导学生应用牛顿第二定律解决动力学问题时，促使生生之间相互讨论，学会通过受力分析解决实际问题。

2.归纳总结法:根据上一节实验探究内容总结得出牛顿第二定律时，是在教师引导下学生归纳总结的出的；此外，牛顿第二定律的应用部分是从受力情况到运动情况、从运动情况到受力情况两大类问题出发，此部分要求学生归纳总结得出牛顿第二定律是连接运动学和力学的桥梁。

3.渗透指导法：引导学生应用牛顿第二定律解决实际问题的过程中，渗透师分析整个问题的思维过程和方法。

七、教学过程
（一）提出问题激发兴趣
1.教师播放摩托赛事视频，激发学生的学习热情，顺势将教材“问题”栏目提出，引发学生对上节课探究数据进行思考。

2.师带领生回顾上一节实验探究内容，从探究所得a-F、a-1/m图像引出本节所学内容。

（二）新课教学探求新知
1.探究牛顿第二定律的内容和表达式
教师引导生从图像结合数学学科知识，分析a与F、m之间的比例关系及关系式。

（预设生：能够自己总结出牛顿第二定律的内容，并根据所学过的正比例函数得出牛顿第二定律的表达式。

教师仅需要对学生的表达进行稍加纠正。

）
（1）牛顿第二定律内容：物体加速度的大小跟它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。

（2）牛顿第二定律的比例式子：F=km a
2.力的单位
教师让生站在牛顿的角度思考：如果我是牛顿，我提出了“力”这个物理量，
那我应当给予其赋予一个什么样的单位呢？通过引导学生与牛顿“对话”，分析力的单位来源：
（1）力的单位：kg.m/s²
（2）1N大小的力的含义
（3）教师联系初中阶段重力G=mg公式，揭示该公式隐藏含义，其中g是重力提供的加速度，也即是重力加速度。

4.牛顿第二定律的理解
师通过举例子，引发学生对牛顿第二定律内容思考，加深学生对牛顿第二定律的理解。

（1）牛顿第二定律的因果性
师引导生从前面思考问题中分析，力与加速度之间的因果关系。

（力→作用在物体上→物体运动状态发生变化→产生加速度）
A.得出：力是产生加速度的原因。

B.学生思考：牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？（预设生：部分认为能这么说。

）
C.通过对力与加速度之间因果关系的辨析，得出加速度的决定式，此处与加速度定义式作对比记忆。

（2）牛顿第二定律的独立性
通过举例：有力施加在箱子上，但箱子却没被推动。

分析说明牛顿第二定律的独立性。

由此指出实际物体所受的力往往不止一个，牛顿第二定律式中的F指的是物体所受的合力，物体体现出来的是合加速度。

（2）牛顿第二定律的矢量性
从矢量方向性的角度出发，指出物体加速度的方向与合力方向一致。

生思考：为什么不说力的方向与加速度方向一致？（注意：因为力是物体产生加速度的原因）
（4）牛顿第二定律的瞬时性
学生思考：在光滑水平面上的物体，在水平拉力作用下由静止开始运动，该拉力在逐渐减小到0的过程中，加速度如何变化？速度如何变化？当该拉力减至0时，加速度如何？速度如何？（预设生：能够较准确地分析得出结果）从该思考得出结论：a与F同时产生，同是小时，同时变化。

（5）牛顿第二定律的同体性
师讲解：牛顿第二定律中F、m、a是对与同一个物体而言。

5.牛顿第二定律与牛顿第一定律之间的关系
引导生从牛顿第一定律内容入手，与牛顿第二定律中特殊情况F合=0时进行对比，发现两者之间的关系。

（牛顿第一定律可以看作是牛顿第二定律在没有外力作用时的特殊情况，当外力为零时，第二定律退化为第一定律。

而牛顿第二定律可以从牛顿第一定律推导出来。

）
6.牛顿第二定律对惯性的解释
F=ma→F确定时，m越大，a越小，反映出物体运动状态越难改变，故在确定的作用力下，决定物体运动状态变化难易程度的因素是质量。

（三）巩固练习加深理解
教师出示例题，引导学生分组讨论交流，创设物理情景，寻求：如何应用牛顿第二定律解决实际问题的方法？教师巡视指导。

（预设：有一部分学生能够较快的反应出通过牛顿第二定律将物体的运动情况和物体的受力情况联系起来，而一部分学生的情景分析能力稍差，这就需要学生在讨论交流的过程中达成问题的解决。

）
例：在平直路面上，质量为1 100kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到100km/h时取消动力，经过70s停了下来，汽车受到的阻力是多少？重新起步加速时牵引力为2 000N，产生的加速度是多少？假定试车过程中汽车受到的阻力不变.由该例的分析引出牛顿第二定律的第二类应用：从物体的受力情况分析物体的运动情况。

通过上述例子，让生认识到牛顿第二定律在动力学中的核心地位，其是运动学和力学之间的桥梁。

（四）总结回顾明晰思路
教师引导生回顾总结本节课所学内容，帮助学生梳理本节课的知识点，形成结构性知识网。

七、布置作业
教材98页练习与应用1.2.1；
思考：在太空中如何测物体的质量？
八、板书设计。