牛顿第二定律

<牛顿第二定律》教学设计

一、学习目标

1．知识与技能目标

①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

②培养学生获取知识和设计实验的能力。

2．过程与方法目标

在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

3．情感、态度、价值观目标

①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神；

②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

3．教学重点和难点

重点：①知道决定物体加速度的因素。

②加速度与力和质量的关系的探究过程。

教学难点：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。

二、学习器材

教学设备：多媒体教室、flash课件滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、钩码、一端带有滑轮的长轨道、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木等。

【学习过程】

三、学习过程设计

（一）创设情景、引入新课

上一节我们学习了牛顿第一定律，明确了运动和力的关系，但是没有给出定量的关系，只是给出了定性的解释，那么这一节就解决这个问题，我们一起学习牛顿第二定律。

（二）提出猜想

教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。

1．与物体受到的外力的关系：

①与物体受到的外力有关；例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。

2．与物体质量的关系：

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。

3．与物体运动的速度的关系：

①与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

②与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式

引导学生总结得出猜想：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

引导学生深入探究：的定量关系。

（三）探究a与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究的定量关系呢？

预测学生的分析可能如下：

分两步进行研究：

①保持研究对象的质量一定时，研究加速度和合外力的关系；

②保持研究对象受到的合外力一定时，研究加速度和质量的关系。

然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出与、三者之间存在的关系。

教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

教师巡视给予必要的指导。

选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

预测学生设计的实验方案可能是：

用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量，测出小桶的质量与小桶中砝码，把小桶与小桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力，从打点计时器打出的纸带上测量并算出，由计算出小车的加速度。

说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力当作研究对象受到的拉力、这是有条件的，同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

3．进行实验探究和数据处理

①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析方案数据的处理。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④调用多组学生的实验数

4，理解牛顿第二定律的确切含义

①牛顿第二定律公式中的F表示的是物体所受的合外力，而不是其中的某一个力或几个力。由此强调应用牛顿第二定律解题，一定要先对研究对象进行受力分析。

②牛顿第二定律的公式具有矢量性，即公式中的F和a都是矢量，且二者的方向相同。这一点也是学生列方程时的一个弱点，求合力时不知道用什么力去减另一些力。

③牛顿第二定律的公式具有瞬时性，即物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关。合外力发生变化时，加速度随之发生变化；合外力在某一时刻停止作用，加速度随即消失。可概括为：同时产生、同时变化、同时消失，加速度与合外力共存亡。

5、牛顿第二定律

①文字表述：

物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

②数学公式是：。

四、课堂小结（可引导学生总结）

1．这节课以实验为依据，采用控制变量的方法进行研究。这一方法今后在电学、热学的研究中还要用到。我们根据已掌握的知识设计实验、探索规律是物体研究的重要方法。

2．定义力的单位“牛顿”使得k=1，得到牛顿第二定律的简单形式F＝ma。使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义。

3．牛顿第二定律概括了运动和力的关系。物体所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力为零，加速度为零。即合外力决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况。因此，牛顿第二定律是把前两章力和物体的运动构成一个整体，其中的纽带就是加速度。