牛顿第二定律教案设计.docx

牛顿第二定律教案设计.docx

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牛顿第二定律教案设计

课题

牛顿第二定律

课时安排

4课时

【内容分析】

地位

“牛顿第二定律”是中职物理基础模块中的内容，要求学生理解掌握，牛顿第二定律的应用与前面所学的力学和运动学等知识相关联，是对力学和运动学知识的扩展和融合，是对学生综合能力和知识系统的提升。

学情

本项目教学通过控制变量法探究加速度、力、质量三个变量之间的关系，控制变量法也是研究其他变量关系的一种手段，是一种非常重要的研究方法。

策略

本项目教学以演示实验为载体，以学生为主体，以教师为主导，以控制变量法为手段，研究加速度与力、加速度与质量之间的关系，从而映射出牛顿第二定律的规律。

将“情境设置”引入教学中，增强师生之间的互动，融入“情、境、理”的思考与钻研，以期达到学而有趣、知识固化的目的。

【学习目标】

知识与技能

1.通过演示实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，预期培养学生分析实验数据、获取知识的能力。

2.知道理解牛顿第二定律的内容及表达式，理解公式中各物理量的意义及相互关系。

3.知道1N的定义。

4.能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。

过程与方法

1.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。

2.在实验探讨过程中，渗透科学研究方法：

控制变量法、实验归纳法等。

3.经历应用牛顿第二定律解决相关物理问题的过程，体会以加速度为联系纽带的力与运动关系的知识体系，形成解决问题的基本思路。

情感态度与价值观

1.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。

2.领略“控制变量法”“实验归纳法”的科学方法，理论联系实际解释生活中的物理现象。

【教学重点】

教学重点

1．通过实验分析加速度与力、加速度与质量的定量关系。

2．应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路和方法。

解解决策

通过情境教学，让学生直观感知，建立概念，通过师生讨论、交流，从解决实际问题入手，把握知识的关键点，掌握用牛顿第二定律解决运动学的一般方法。

【教学难点】

教学难点

1．通过实验分析加速度与力、加速度与质量的定量关系。

2．在解决动力学问题时，认识加速度的纽带作用。

解决策略

从学生已有的生活经验出发，通过直观性案例分析，举一反三，让学生在“做中学”，在“学中做”，通过分组、合作、探究学习，突破教学难点。

【教学方法】

本项目以教师演示实验为载体，学生记录数据、分析数据、寻找规律。

没有安排学生实验，是因为教师实验操作较学生而言更为熟练，实验数据更为准确，实验时间更为节约，留有更多的时间让学生认识控制变量法的科学性和实用性，让学生相互探讨和交流，让学生作为课堂的主宰，预期让学生感悟牛顿第二定律在生活中的应用价值。

【教学手段】

本项目教学创设了问题引导情境、演示实验情境、阶段练习思考情境等，情境的创设能增加师生之间的互动，以期让学生达到学而有趣、知识固化的目的，完整地完成教学项目。

通过演示实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，培养学生分析实验数据、获取知识的能力。

【教学资源】

质量相等的小车（两个）、钩码若干、带有定滑轮的长木板（两个）、夹子、细长线若干、垫块、PPT课件

《牛顿第二定律》教学过程设计（第1课时）

环节

教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

情境

创设

（约5分钟）

活动一、温故知新、创设情境

1.回忆上节课所讲第一定律的内容：

物体的运动不需要力来维持；力是产生加速度的原因。

问题1

“力是产生加速度的原因”是否意味着力和加速度之间存在着某种联系？

观看视频想想

（1）在110米栏的起跑线外，中国小伙子刘翔奋力一蹬，飞一般的冲出起跑线。

（2）天宫1号成功发射升空，迅速离开地面。

回答预测物体受到的力越大，加速度越大。

思考

在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。

这样做的科学道理在哪里？

回答预测身体越轻，加速越快。

承上一课知识点进行问题驱动。

引导学生猜测加速度可能跟那些因素有关。

回忆前面所讲知识联系新旧知识点。

观看视频

体会加速的快慢。

及时复习旧知识，并引出新问题。

用直观的视频吸引学生的眼球，激发学生学习兴趣。

提出

问题

（约10分钟）

知识提醒

由公式：

T知

加速（减速）快

a大

加速（减速）慢

a小

讨论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。

回答预测

（1）加速度的大小与物体受到的外力的大小有关系（举例：

用力踩自行车，自行车加速就会越快；汽车启动，发动机动力越大，汽车提速越快）。

（2）加速度的大小与物体的质量的大小有关系（举例：

人推桌子和推椅子，椅子会加速快些）。

（3）加速度的大小与物体的速度的大小有关系（说明：

速度大的物体停止，所用的时间越长，所以加速度小，而速度小的物体停止运动所用的时间越短，加速度越大）。

提供一些图片：

引导猜想

物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。

展示图片，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。

知识回顾。

分组讨论

思考讨论，交流作答。

培养学生观察对比的思维习惯。

探讨

方法

（约10分钟）

活动二、师生合作探讨：

研究a、F、m三者之间关系的方法

学生回忆

初中知识：

密度、体积、质量三者关系所用的实验方法。

1.实验的总思路-------控制变量法

2.观看PPt介绍实验装置和所研究的运动过程：

图中是两辆相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码（砝码的质量要远小于小车的质量），使两辆小车在拉力下做匀加速运动。

思考本实验中如何求小车的加速度？

？

小车由静止开始做匀加速运动的位移与时间的关系式：

相等时间内，两车加速度a1、a2与位移X1、X2之间的关系:

提出问题，引

导学生

思考。

投影片出示本节课所用的实验装置

教师进行讲解。

直观导

入教学

难点。

引导学生思考实验的处理方法。

新旧知识链接。

小组合作讨论、议议、讲讲。

思考与合作、讨论。

类比方法

培养学生知识迁移的能力。

培养学生观察讨论、发现新知的思维能力。

师生

探究

（约20分钟）

活动三、实验演示，师生合作探讨：

a、F、m三者之间关系

过程1

保持两车质量相等，在连接小车的绳前端分别挂一个钩码和两个钩码,使F1=2F2，将两小车拉至同一起点处,记下位置。

放手后经一段时间使二小车同时停止,满足时间t相同（确保两车运动时间相等）。

学生观察和记录实验数据填入下表。

实验1

外力

位移

位移

之比

加速度

之比

小车1

小车2

学生讨论归纳

结论1

在质量一定的情况下，加速度与作用力F成正比，即a∝F

思考

可以选用更直观的方式来变现这种证比关系吗？

结合数学中正比例函数图像可得a-F图像：

过程2

保持力绳的另一端均挂一个钩码，在一小车上加上一砝码，将两小车拉至同一起点处,记下位置。

放手后经一段时间使二小车同时停止,满足时间t相同。

学生观察和记录实验数据填入下表。

实验2

外力

位移

位移

之比

加速度

之比

小车1

小车2

结论2

在外力一定的情况下，加速度与质量m

成反比，即a∝1/m。

思考为什么不画a-m图像，而选择做

a-1/m图像？

？

实验结论汇总

演示实验。

引导学生将它与数学上的正比例函数图像进行对比得出结论。

用设问的方式将问题细化。

板书课题。

让学生体会“控制变量法”“实验归纳法”的科学方法。

学生帮忙做演示实验。

观察实验过程。

分析实验结果。

小组讨

论结论

汇总。

课代表记录课堂评价成绩（小组）。

实验的过程中感受和掌握控制变量法，突出本节重点。

培养学生分析的能力将复杂的曲线问题转化为简单的直线问题。

公式法和图象法是处理实验数据的两种常用方

法，此为本节重点。

课堂

小结

（约2分钟）

1.实验设计思路。

2.实验的结论。

《牛顿第二定律》教学过程设计（第2课时）

环节

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

规律

总结

（约10分钟）

活动一、概括总结阐述规律

牛顿第二定律内容：

物体加速度的大跟

作用力成正比，跟物体的质量成反比,加

速度的方向跟作用力的方向相同。

现学现用

1.物体惯性的决定因素？

2.利用已讲知识解释惯性大小与质量的关系？

？

力的单位“牛顿"的由来?

?

牛顿第二定律的数学表达式：

F=kma

公式说明

（1）常数k与式中物理量单位的选取有关，若各量的单位均用国际单位制中单位，则k=1。

（2）牛顿（N）力的规定：

使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1N。

（3）牛顿第二定律：

F=ma（各量用国际制单位）。

3.牛顿第二定律的适用范围：

经典力学中低速运动物体（对于微观高速运动物体不适用）。

设置

问题。

点拨

提高。

板书规律。

小组

讨论。

说说、议议。

对已经熟悉的概念

提出问题激发学生的学习兴趣。

加深对牛顿第二定律的理解。

学习

反馈

（约15分钟）

做题

小结

（约5）

即时

训练

（10分钟）

总结

规律

（约5分钟）

活动二、通过例题巩固牛顿第二定律

完成活动单小题

1.在牛顿第二定律的表达式F=kma中，下列说法中正确的是（）

A.在任何情况下，k都等于1

B. k的数值由质量、加速度和力的大小决定

C.k的数值由质量、加速度和力的单位决定，在国际单位制中，k等于1

D.根据牛顿第二定律的表达式“1N”可定义

2.为使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需要的力

下列说法正确的是（）

A．经典力学能够说明微观粒子的规律性

B．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，且仅限于惯性参考系

C．相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义

D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用

3.下列说法中正确的是（）

A．由F=ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比

B．由

可知，物体的质量它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比

C．由

可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比

D．由

可知，加速度由速度的变化量和时间决定

小结

-------加速度的定义式

--------加速度的决定式

加速的的大小与速度的变化量和时间无关物体的加速度由其所受的合外力和质量两因素决定。

即时巩固

完成课本P39页第2、3两题。

学生板演

思考

在运动牛顿第二定律的公式求加速度

时解题步骤和解题注意点。

（1）选择研究对象。

（2）对物体进行受理分析。

（3）建立坐标系，将力进行合成与分解。

（4）运用牛顿第二定律公式进行计算。

评价学生的解题过程，及时修正，并提出要求。

巡视教室

观察学神的额做题情况。

及时点评，纠错和总结。

解题，并作回答。

黑板板演课本练习。

讨论归纳解题注意点。

检查学生的掌握情况。

区分加速的两个公式的含义。

纠正学生的理解误区。

及时巩固熟悉公式的应用。

培养学生良好的解题习惯。

课堂小结

（约2分钟）

1.牛顿第二定律的内容。

2.如何用牛顿第二定律就加速度。

《牛顿第二定律》教学过程设计（第3课时）

环节

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

重点

分析

（约10分钟）

即时

训练

（约15分钟）

规律

解析

（约15分钟）

难点

分析

（约5分钟）

通过例题和实际问题产生的疑问理解牛第

二定律

演示

粉笔从手中自由下落，判断粉笔的合力和加速度的方向。

回答预测合力和加速度的方向竖直向下。

归纳性质1矢量性——加速度的方向与

作用力的方向相同。

例题

完成活动单上活动四例题1。

归纳性质2

同体性——F合、m和a都是相对于一

物体而言的。

问题情境

从牛顿第二定律可知，无论怎

么小的力都可以使物体产生加速度，可是

当他竭尽全力推一个箱子时却推不动它，

这跟牛顿第二定律是否矛盾?

你能解决

他的困惑吗?

完成活动单上活动四例2并进行归纳。

讨论归纳性质3

独立性——作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，物体实际所表变现出来的加速度是合外力的加速度，即是这些加速度的矢量和。

问题

质量为1kg的物体，受到两个同方向的力作用，这两个力都是5N，则物体产生的加速度是多少？

若两个力方向相反，则物体产生的加速度是多少？

这时物体做怎样的运动？

完成活动四例题3并尝试归纳。

讨论归纳性质4

瞬时性——牛顿第二定律是一个瞬时关系式，它描述了合外力作用的瞬时效果．如果合外力时刻变化，则牛顿第二定律反映的是某一时刻加速度与力之间的瞬时关系。

理解

①只有物体受到外力作用，才有加速度。

②F恒定不变，a也恒定不变，.F随时间改变，a也改变。

③F停止作用，a也消失，物体保持静止或者匀速直线运动状态。

演示

过程。

及时点评纠错。

情境引入。

通过解题的方法将知识的难点具体化。

运用范畴提醒。

观察实验现象。

解题且进行过归纳。

回答解题思路。

练练，想想。

说说

议议。

及时反馈本节课所讲知识，加深对牛顿第二定律的理解。

培养学生对生活现象思考的习惯。

培养学生发现问题、解决问题的思维习惯。

课堂

小结

（约5分钟）

牛顿第二定律的理解：

（1）矢量性

（2）同一性

（3）独立性

（4）瞬时性

《牛顿第二定律》教学过程设计（第4课时）

环节

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

复习

巩固

（约5分钟）

活动一、复习巩固

回忆前面已经学习过的运动学公式

vt=v0+at

s=v0t+1/2at2

复习力的合成与分解的运算法则

平行四边形定则

引导回忆

板书。

回忆复习。

与学生们一起复习运动学的一些公式和力的合成与分解的知识，为用牛顿第二定律打基础。

例题

分析

（约20分钟）

剖析

难点

（约10分钟）

活动二、通过对例题的分析，学会利用牛

顿第二定律解决动力学的两大问题

例5.一个质量m＝1kg的物体，在水平向右的拉力F=10N的作用下沿水平面向右运动，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，求2s末物体的速度的大小（g=10m/s2）。

物体的受力分析如图所示：

由力学知识可知：

F合=F-Ff

其中：

Ff=µmg

根据牛顿第二定律

得a=8m/s2

由运动学公式，vt=at

得vt=16m/s

答：

物体在2s末的速度为16m/s。

例6.汽车满载时的总质量为4.0×103kg,牵引力为4.8×103N，从静止开始做匀加速运动，经过10s前进了40m。

求汽车的加速度及受到的阻力。

解：

物体的受力分析如图所示：

由运动学已知条件：

V0=0，t=10s，s=40m

根据公式：

s=1/2at2，

得a=0.8m/s2，

据受力分析可知：

F合=F-Ff

根据牛顿第二定律，F合=ma

得到：

Ff=F-F合=F-ma

代入数据，得Ff=1600N

答：

汽车的加速度为0.8m/s2，受到的阻力是1600N。

课堂巡视，加以指导。

老师在黑板板演解题过程。

老师在黑板板演解题过程。

结合练习对课堂教学给予总结。

学生上黑板写自己的解题过程。

学生讨论纠错，发现问题，寻找规律。

老师的板演对学生的解题能够起到好的示范作用。

养成规范解题的习惯。

体会运用运动定律解题的一般步骤。

规律

总结

（约10分钟）

讨论归纳

通过上述两道例题总结牛顿第二定律应用的一般步骤：

1.明确研究对象,根据题意选取某一物体作为研究对象，往往是解题的第一要点。

2.分析物体的受力和运动状态，按顺序分析受力情况,再弄清物体是如何运动的?

分析的同时画出物体受力及运动过程的示意图。

3.选取正方向，列方程,画好受力图后，要规定正方向或建立直角坐标系，把各力分解，然后列出牛顿第二定律的表达式.。

4.解方程、检验.求出结果后，要养成检验的好习惯，看看结果是否符合题意或实际情况。

总结：

归纳

板书。

学生讨论

归纳解题步骤。

感受牛顿第二定律是联系运动和力的桥梁。

课堂

小结

（约2分钟）

解决动力两类问题解题思路。

课后

作业

完成课本P39页第4题。

《牛顿第二定律》板书设计

一、实验：

探究加速度、力、质量关系

实验器材：

质量相等的小车（两个）、钩码若干、带有定滑轮的长木板（两个）、夹子、细长线若干、垫块。

二、实验的总思路-------控制变量法

1.保持两车质量相等，对比两车加速度和力的关系

实验1

外力

位移

位移之比

加速度之比

小车1

小车2

结论1：

在质量一定的情况下，加速度与作用力F成正比，即a∝F。

2.保持小车外力F相等，对比两车加速度和质量的关系

实验2

质量

位移

位移之比

加速度之比

小车1

小车2

结论2：

在外力一定的情况下，加速度与质量m成反比，即a∝1/m。

三、实验结论汇总

（第2课时）

1．牛顿第二定律的表述：

物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

2．数学表达式：

F=kma

3.牛顿第二定律的理解：

（1）同一性：

（2）矢量性：

（3）独立性：

（4）瞬时性：

三、牛顿第二定律的简单应用

1.匀变速运动规律：

vt=v0+at

s=v0t+1/2at2

2.力的合成与分解的运算法则：

平行四边形定则。

题型1.已知物体受力情况求物体解运动情况。

题型2.已知物体的运动情况求物体的受力情况。

3.思路总结：

加速度是联系力和运动的桥梁

4.解题的一般步骤:

1.明确研究对象解题的第一要点。

2.分析物体的受力和运动状态（按顺序分析受力）,再弄清物体是如何运动的?

分析的同时画出物体受力及运动过程的示意图。

3.选取正方向，列方程,画好受力图后，要规定正方向或建立直角坐标系，把各力分解，然后列出牛顿第二定律的表达式。

4.解方程、检验.求出结果后，要养成检验的好习惯，看看结果是否符合题意或实际情况。

《牛顿第二定律》活动单

【学习目标】

1.实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，学会分析实验数据、获取知识。

2.理解牛顿第二定律的内容及特点，把握a=F/m的含义。

3.应用牛顿第二定律解决力和运动的两类典型问题。

【课堂活动】

回忆牛顿第一定律的内容，猜想加速度、力、和质量的关系

1.牛顿第一定律：

。

2.观看视频结合生活实例猜想：

加速度、力、质量的关系？

实验探究加速度、力、质量的关系，并能根据实验现象总结规律

1.回忆初中研究密度、质量、体积关系，类比思考加速度、力、质量关系的研究。

2.实验设计的总思路：

。

3.观看PPT，了解实验的装置

★知识准备：

如何求物体的加速度？

实验中如何通过简单的方法对比两车加速度的大小关系？

4.观看演示实验过程：

（1）保持两车质量相等，探究：

对比两车加速度和力的关系

实验1

外力

位移

位移之比

加速度之比

小车1

小车2

实验结论：

。

讨论：

表现实验结论更直观的方法？

结合数学正比例函数图像描绘a-F图像：

（2）保持两车外力F相等，探究：

对比两车加速度和质量的关系

实验2

质量

位移

位移之比

加速度之比

小车1

小车2

实验结论：

。

思考：

加速度和质量的关系图像是选择画a-m图像，还是a-1/m图像？

？

思考：

如何解释惯性与质量的关系？

讨论并归纳小结：

【反思总结】

1.我学到了哪些知识？

学习目标达成情况怎样？

2.我最深刻的体验是什么？

（第2课时）

根据实验结论总结规律：

1.牛顿第二定律的内容：

。

2.牛顿第二定律的数学表达式：

。

3.“1N”的含义：

。

4.牛顿第二定律的适用范围：

。

完成下面的小题，回顾牛顿第二定律内容、公式及其适用范围

1.下列说法中正确的是（）

A．由F=ma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比

B．由

可知，物体的质量它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比

C．由

可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比

D．由

可知，加速度由速度的变化量和时间决定

2.在牛顿第二定律的表达式F=kma中，下列说法中正确的是（）

A.在任何情况下，k都等于1

B. k的数值由质量、加速度和力的大小决定

C.k的数值由质量、加速度和力的单位决定，在国际单位制中，k等于1

D.根据牛顿第二定律的表达式“1N”可定义为使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需要的力

3.下列说法正确的是（）

A．经典力学能够说明微观粒子的规律性

B．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，且仅限于惯性参考系

C．相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义

D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用

（第3课时）

完成下面三道题目，深层次理解牛顿第二定律（同一性、独立性、瞬时性、矢量性、）

例1.力F1单独作用在物体A上时产生的加速度的大小为a1=5m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度的大小为a2=1m/s2。

那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围（）

（A）0≤a≤6m/s2（B）4m/s2≤a≤5m