牛顿第二定律——教学设计

牛顿第二定律教学设计

一、教学任务分析

1．教材的地位和作用：

牛顿第二定律是2003年人教版高一物理教材第一册第三章的第二节内容。

牛顿第二定律具体的、定量的回答了加速度和力、质量的关系，是学习动量观点和能量观点的基础，将深刻的影响着学生对整个高中物理的学习，是本章的重点和中心内容，也是整个力学部分的核心内容。

二、学生分析

知识方面:

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

会分析物体的受力

已具备一定的实验操作技能

学生对物理学的研究方法已有一定的了解

情感方面:

学生通过对前面物理知识的学习，对学习物理有较浓厚兴趣

有较强的好奇心和求知欲。

三、教学目标:

笨节课不仅要使学生理解掌握牛顿第二定律，更要注重如何通过运用控制变量法，引导学生思考，得出牛顿第二定律。

1、知识与技能目标

（1）探究加速度和力、质量的关系，理解掌握牛顿第二定律。

（2）初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤。

2、过程与方法目标

（1）学生经历探究加速度、力、质量的关系的过程。

（2）学生感悟控制变量法，实验归纳法等科学研究方法的应用。

3、感情态度与价值观

（1）实验探究激发学生的求知欲和创新精神；

（2）让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增加学习物理的兴趣。

四、教材重点和难点

学习本节课不仅要让学生正确理解牛顿第二定律，更要重视如何通过控制变量实验，启发学生思考，得出牛顿第二定律。

重点：引导学生探究加速度和力、质量间的关系的过程并总结牛顿第二定律是本节教学的重点。

由于本节课运用的是实验探究式教学。因此

难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

五、教法和学法

1.教法选择：——实验探究式教学

为了教学目标的更好实现，采取提出问题、实验探索、观察归纳、分析讨论、建立规律的教学方式，把主动权交给学生，使学生主动参与到课堂中来。并鼓励学生从各个不同的角度发现问题、提出问题，培养学生的创新精神。

2．学法指导：----协作学习，分组探究。

突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探索，引导分析总结等以学生为主体的特点。

六、教学程序的设计

由于本节课使用实验探究式教学，所以本节课将在实验室中展开。

1.创设情境，提出问题。（7min）

下面问题可以引导学生思考

(1)神舟六号飞船返回舱返回时为何要打开降落伞？ (2)赛车在开出起跑线的瞬间发生了怎样的变化？

这两个例子使学生认识到改变物体原有状态是和作用在物体上的力的大小有关的。

进一步思考：赛车比起一般的家用汽车质量上有什么不一样?这一设计是为什么？

通过这个问题，学生容易联想到质量越小，运动状态越容易改变，所以加速度和物体质量有关。

提出疑问：加速度和力、质量到底有什么关系呢？ 2、实验设计和进行试验

我将先介绍研究三个变量问题的研究方法 控制变量法

然后给出实验器材：小车、长木版、粗细线、小桶、砝码、钩码、刻度尺、天平、宽口文件夹、滑块等。

引导学生：把小车作为研究对象，小桶和砝码作为施力物体。 引导学生阅读教材并思考以下问题：

（1）实验方案可以怎么设计？实验的数据应该怎么处理？

（2）实验时需要测量什么物理量？怎样进行测量？需要那些实验器材？ 学生：

通过小组讨论，以及我提供的系列实验器材，提出一些可操作性的实验方案，并把这些的实验方案在小组内讨论和交流。得出实验方案：

利用两小车位移之比就是加速度之比研究加速度与力和质量的关系。

首先交代清楚实验装置，研究对象及外力的施加等问题。

怎样克服实际实验中的摩擦阻力呢？引导学生使用重力的分力来平衡阻力。所以垫高木板一端以倾斜木板达到目的。引导学生自主探究，进行试验。

a ∝S

2at

2

1s

(1)质量一定时，加速度与力的关系。

接着考虑如何保持质量一定？利用两个质量相同的小车来做实验。如何测定

加速度？根据初速为零的匀变速直线运动规律，在时间相同的情况下，s a

，通过测位移来达到测加速度的目的。

实验一：小车质量均为0.2kg ，小车1受0.1N 的拉力，小车2受0.2N 的拉力，同时开始运动，观察任一段时间内的两小车的位移关系。

(2)力一定时，加速度与质量的关系。

如何保持外力一定？给两个小车勾上相同质量的砝码。

模拟实验二：两小车均受0.1N 的拉力，小车1质量为0.1kg ，小车2质量为0.2kg ，同时开始运动，观察任一段时间内的两小车的位移关系。

3、数据处理，得出结论：

本节课鼓励学生直接在图表中观察，寻找规律。

0.2

0.2

2车

0.1 0.2 1车 位移S (cm)

力F (N) a ∝S F 1/F 2 ≈S 1/S 2

a ∝F

a ∝S 0.1

0.2

2车

0.1 0.1 1车 位移S (cm)

力F (N)

S 1/S 2≈M 2/M 1

a ∝1/M

质量M (kg) 质量M (kg)

最后我将展示部分学生分析结果，全班同学参与讨论，比较，分析误差原因并初步得出结论。

物体的加速度与所受拉力成正比。a∝F

物体的加速度与物体质量成反比。a∝1/M

另外很重要的一点是：必须向学生说明我们今天所谓的从实验中得出结论，实际上是非常笼统的说法。当初真正的牛顿第二定律得出是科学家经过无数次的实验，在大量事实的基础上才得出的结论。

4、课堂练习，巩固小结。

首先引导学生明确牛顿第二定律的适用条件：即宏观物体的低速运动问题。公式中的力为物体所受外力的合力。

让学生利用牛顿第二定律解释说明引入课程时提出的问题，考察学生利用规律解释问题的能力。

课堂练习

（1）根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾?

（２）下列说法中正确的是（）

Ａ、物体所受合力为零，物体的速度必为零．Ｂ、物体所受合力越大，物体的加速度越大，速度也越大．Ｃ、物体的速度方向一定与物体受到的合力的方向一致．Ｄ、物体的加速度方向一定与物体所受到的合力方向相同．

研究本例题的目的有两个：一是强化公式中的力是合力。二是理解牛顿第二定律最重要的两个性质：矢量性和瞬时性。

这部分我准备了以下例题：

例题 1：地面上放一木箱，质量为40kg，用100N的力与水平方向成37°角推木箱，如图所示，恰好使木箱匀速前进。若用此力与水平方向成37°角向斜上方拉木箱，木箱的加速度多大？（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）