牛顿第二定律教学设计

“牛顿第二定律”教案设计

一、教案设计理念

一直以来，教材中牛顿第二定律的实验原理不完善长期困扰着中学物理教师。

为了解决这个问题，我们设想和学生一起设计一个较为完善的实验，以准确地得出物体的加速度与所受的合外力和物体的质量之间的数量关系。

新课程改革要求改变以往过于注重知识传授的状况，而要注重获得知识的过程：使学生获得基础知识与基本技能的过程，同时也成为学会学习和形成正确价值观的过程，成为培养学生创新精神和实践能力的过程。而要健全学生人格，帮助学生树立终身学习的愿望并具备一定的学习能力，就必须努力使课堂学习成为全面培养学生素质的过程。

本节课希望能在新课标的指导下做一些有效的尝试。

二、教案目标

、知识与技能:

()使学生明确物体的加速度与所受合外力、物体的质量之间的关系；

()知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的；

()锻炼学生的实验动手能力，提高实验观察和正确表述实验现象的能力；

()培养学生使用计算机软件处理数据的能力。

、过程与方法：

（1）通过设置问题启发学生思考，使学生初步掌握思维方法；

（2）通过组织探究和验证实验过程，训练学生掌握观察、总结以及运用数学处理问题的方法；

（3）让学生经历科学规律探究过程，认识探究意义、尝试探究方法、培养探究能力。

、情感态度与价值观：

（1）通过探究和验证等活动，培养学生的合作精神以及参与意识；

（2）通过运用相对简单的仪器验证比较复杂的物理规律，培养学生不畏艰辛、敢于进取的精神；

（3）培养学生严谨求实、精益求精、契而不舍的探索精神。

三、教案内容分析

本节的重点内容是做好演示实验，让学生观察并读取数据，从而有说服力的归纳出与合和的关系，即可顺理成章地得出牛顿第二定律的基本关系式。因此，熟练且准确地

操作实验就是本课的关键点。难点是讲清实验装置、原理，使学生体会到通过实验体会物理学的研究方法，才能达到掌握方法、提高素质的目标。

四、教案资源

（）学生情况分析

本班是省级示范高中的一个优秀班级，有一定的计算机应用基础；整体素质较高，理解、分析、动手能力较强。

（）教案方式

采用探究式教案，师生互动，通过定量研究，观察并用数学语言描述规律，最后提出假说并验证总结规律。

（）教案媒体

气垫导轨、数字记时器、滑块、托盘天平、小铁片、刻度尺、多媒体电脑及投影仪、软件、铁架台等

五、教案策略

牛顿第二定律的教案是建立在实验基础上演绎归纳而让学生掌握定律内容的，因此本节课第一步就是要让学生认识仪器，掌握原理，最好能在教师的引导下自己提出实验步骤。第二步即实验操作，先后请两组（每组四名同学，其中三人操作，一人记录）在讲台上按照固定滑块质量研究与合的关系及固定合研究与滑块质量的关系实验，教师此时应起的作用一方面是引导台上的同学规范操作，一方面是指导下面的同学应重点观察的地方。实验所得出的数据记入事先设计好的表格中，再由软件作出两组数据的曲线图。第三步即可由所得的曲线图结合数学知识得出定律内容。

六、教案过程

(一)引入新课

由牛顿第一定律，我们知道，只要物体所受的合外力不为零，物体就有加速度；我们还知道，质量越大的物体运动状态越难改变，因此，那么物体的加速度与物体质量及所受的合外力都关系。物理学是一门以实验为基础的学科，本节课我们将通过实验来探究。

不过，我们将采取不同于课本的实验方法来探究。

(二)教案过程设计

、创新方案设计

为了减小摩擦力的影响，我们采用气垫导轨来实现。

实验目的：探究加速度与质量及物体所受合外力三者之间的数量关系。

（1） 加速度的测量：

滑块在水平的气垫导轨上做匀速直线运动，我们将气垫导轨的一端垫高，,构成一倾角为θ的斜面，滑块将做匀加速直线运动。

问题：加速度的大小怎样测量？

使滑块做初速度为零的匀加速直线运动，只要测出了物体经过一段位移之后的末速度，利用as v 22=就可以求出加速度。

其中的测量可以由光电门和数字记时器来完成。

在小滑块上有一个缝宽为3mm 的挡光片，因为很小，经过的时间非常短，所以可以用缝经过光电门的平均速度t

d 来近似代替滑块到达光电门时的瞬时速度。 则as t d 222=得到2

2

2st d a =，其中mm d 3=，cm s 69=，因此可以由显示的时间t 来确定加速度的大小。

（）合外力的确定

合θsin mg L

mgh 其中，质量可以用托盘天平测定，为已知量90cm ，因此，由导轨斜面垫高的部分就可得出合外力的大小。

（3） 质量的确定

滑块的质量可以预先用托盘天平测定200g

、实验探究

()实验方法：控制变量法

()实验步骤

第一步：一定时，研究和的关系

200g

其中2cm4cm6cm8cm

实验得出在四组不同合外力时对应的加速度，作出加速度与合外力的关系图象。观察可得，在误差允许的范围内，∝合。

第二步：合一定时，研究和的关系

质量的改变可以通过加铁片来实现。

200g

1m9m225g

2m10m250g

3m11m275g

为了保证物体所受的合外力不变，必须同时改变导轨斜面的高度，只要保证了质量与高度的乘积为一定值，即可达到要求。

可令 10cm

8.9cm

8.0cm

7.3cm

利用同样的方法可以得到加速度与质量的关系图象，得出结论在误差允许的范围内，∝。

、定律导出

()加速度与外力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第二定律的基本关系可以写成数学表达式：∝合或者合∝

上式可写为等式合，式中为比例常数。如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使，则公式更为简单。

()在国际单位制中，力的单位是牛顿。牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的，使质量是的物体产生的加速度的力为，即·。

可见，如果各量都用国际单位，就可以使，那么公式则简化为合，这就是牛顿第二定律的数学公式。

故牛顿第二定律可以完整的表述为：物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

数学公式是合。

、例题讲解

一个质量为的物体受到两个力互成度角的和的作用，这两个力的大小都是，求物体产