牛顿第二定律(教学设计)

《牛顿第二定律》教学设计

一、教材分析

学的桥梁和纽带,是我们解决很多力学乃至整个物理问题的一个重要武器，而动力学又是经典力学的基础,也是进一步学习热学,电学等其它部分知识所必须掌握的内容。教材通过控制变量法，来研究物理规律这是一种非常重要的研究方法，在电容、电阻等内容都会用到。所以,本节内容是本章的重点内容，也是整个力学部分的核心内容，乃至整个高中物理的重点。

2、教学目标：

根据课程要求和学生情况，确定本节课教学的三维目标：

（1）知识与技能：能根据实验结果，推出三者间关系；理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式；初步掌握使用牛顿第二定律求解问题方法及步骤。

（2）过程与方法：以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律；培养学生的实验探究水平、概括水平和分析推理水平。

（3）情感态度与价值观：渗透物理学研究方法的教育；理解到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。

3、教学重、难点：

教学重点：理解并使用牛顿第二定律

教学难点：掌握牛顿第二定律的矢量性、同体性、瞬时性、独立性

二、学情分析

1、学情分析：张大昌老先生说过应该“以学生为中心来理解教材”，也就是说根据学生的实际需要来处理教材，让课堂围绕学生转，承认和尊重学生的主体地位。高一同学创造水平还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的水平很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理水平较弱。学生已定性知道力是物体运动状态改变原因，在第二节课学习中已经有的关于a、m、F的理解，我打算通过师生交流、生生交流创造良好的学习氛围，让学生自己去发现规律，培养学生的概括水平。并适当分析上节课实验中的误差，建立学生严谨的科学探究方法。

2、学习方法：

本节课给学生提供以下4种机会：

（1）提供观察、思考的机会：用亲切的语言鼓励学生观察并用学生自己的语言实行归纳。（2）提供操作、尝试、合作的机会：鼓励学生大胆操作实验，发现问题，记录问题，讨论问题，解决问题。

（3）提供表达、交流的机会：鼓励学生敢想敢说，设置难关"逼迫"学生要想要说。

（4）提供成功的机会：赞赏学生提出的各种问题，让学生在课堂中能感受如何发现问题，并更多地体验成功的乐趣。

总来说之：观察与提问相结合，实验与思考相结合，培养学生思维水平，再适时提出问题，启发思维，引导学生完成抽象思维的两个进程，引导学生完成理解过程的两个飞跃，根据学生观察和思维的效果实行适当讲解，并在辨析，讨论，纠错，应用中，对定律的物理内涵加以深化！

三、教学媒体与资源的选择与应用

本节课的内容很抽象，教学中利用多媒体设备给学生展示图片、视屏片段等相结合的多媒体课件，协助学生理解。

四、教学实施过程

合理安排教学程序，则是教学成功的关键一环。以求达到事半功倍之效，使学生学有所获，我根据本课教材的特点以及我班学生的实际水平，并从学生的理解心理出发，采用设

问引入——提出问题——观察实验——分析讨论——归纳现象——揭示本质——建立规律的教学程序。

1、导入：利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像资料。

提出问题：启发引导学生讨论它们的速度的变化快慢即加速度由哪些因素决定？

（通过实际问题及现象分析，激发学生学习兴趣，培养学生发现问题的水平）

进一步提出问题：（完成牛顿第二定律探究任务的引入）物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存有怎样的关系呢？

（通过多媒体演示及学生的讨论，激发学生的学习兴趣。培养学生发现问题、探究问题的水平。）

2、积极主动，探究新知

加速度与力和质量的关系

【演示】如图所示的实验装置，取两个质量相同的小车放在光滑的水平板上，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个盘，盘里分别放着数目不等的砝码，使两个小车在拉力作用下做加速运动，拉力F 的大小能够认为等于砝码（包括砝码盘）的重量．小车的质量和F 的大小，能够通过增、减砝码来改变，车的后端也分别系上绳．用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车，使它们同时运动和停止运动．

1．加速度和力的关系

（1）研究前提：物体的质量保持一定．

（2）演示过程及测出的数据（参考）

小车质量kg /m 作用力N F / 相等时间t 内位移m /s 小车1

0.250 20 0.8 小车2 0.250 10 0.4

（3）结论：m 一定时, 1221=F F ，由22

1at s =及2121212112F F a a s s a a =⇒==，即F a ∝ 2．加速度和质量的关系

（1）研究前提：物体所受的作用力一定．

（2）演示过程及测出的数据（参考）

小车质量kg /m 作用力N F / 相等时间t 内位移m /s 小车1

0.500 20 0.39 小车2 0.250 20 0.80

（3）结论：F 一定时，1221=m m ，由221at s =及2121212121m m a a s s a a =⇒==，即m

a 1∝ 3、牛顿第二定律

1．牛顿第二定律的表述：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比．

2．牛顿第二定律的数学表达式：

ma F m F a ∝∴∝ 写成等式为kma F = 比例常数k 与式中物理量单位的选择相关，若各量的单位均用国际单位制中单位，则1=k ．

（1）牛顿（N ）力的规定：使质量为1kg 的物体产生1m ／s 2的加速度的力，叫做1N ．

（2）牛顿第二定律：ma F =（各量用国际制单位）

3．对牛顿第二定律的深层理解

（1）同体性：是指合F 、m 和a 都是对于同一个物体来说的．

（2）矢量性：是指加速度和合外力都是失量，加速度的方向取决于合外力的方向．牛顿第二定律公式是一个矢量式．

牛顿第二定律的进一步表述：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，加速度的方向与合外力的方向相同．

（3）瞬时性：是指加速度与合外力存有瞬时对应关系，无论物体所受合外力的大小和方向如何变化，物体运动的加速度大小和方向总与合外力同步变化．

（4）独立性：是指作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，与物体是否受其他力的作用无关，我们常称之为力的独立作用原理．合力的加速度即是这些加速度的矢量和．

4．用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤：

（1）确定研究对象

（2）实行受力分析和运动状态分析，画出受力的示意图

（3）建立坐标系，即选择正方向，根据定律列方程

（4）统一已知量单位，代值求解

（5）检查所得结果是否符合实际，舍去不合理的解

5． 典型例题讲解

例1：在倾角为30°的斜面上，一个物体从静止开始下滑，已知物体与斜面之间的动摩擦因数为0.20.物体下滑的加速度为多大？

解析：以物体为研究对象，受力分析如图所示，以垂直于斜面方

向为y 轴，沿斜面方向为x 轴，建立直角坐标系，在y 轴方向由平衡

条件得：

F N =mg cos θ ①

在x 轴方向上，由牛顿第二定律得：

mg sin θ－F f =ma ②

且F f =μF N ③

由①②③得：a =3.3 m/s 2.

例2：如图所示，质量分别为m A 和m B 的A 和B 两球用轻弹簧连接，A 球

用细绳悬挂起来，两球均处于静止状态.如果将悬挂A 球的细线剪断，此时

A 和

B 两球的瞬时加速度各是多少？

解析：物体在某一瞬间的加速度，由这个时刻的合外力决定，分析绳

断瞬间两球的受力情况是关键.因为轻弹簧两端连着物体，物体要发生一段

位移，需要一定时间，故剪断细线瞬间，弹力与剪断前相同.

先分析细线未剪断时，A 和B 的受力情况，如图4－3－7所示，A 球受重力、弹簧弹力