《牛顿运动定律》主题单元设计.docx
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《牛顿运动定律》主题单元设计
《牛顿运动定律》主题单元设计
主题单元标题
牛顿运动定律
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体育
物理
地理
社会实践
其他〔请列出〕：
适用年级
高中一年级
所需时间
4课时+1实验课
主题学习概述（简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500）
本章讲述的是力与运动关系的基础知识，是研究高中物理的重点知识，因此，本章内容的选取具有基础性和预备性，目的是通过学习一些具体的解决力与运动的关系问题的知识。
把教材内容设计成四个专题来组织学习活动。
专题一：
牛顿第一定律；
专题二：
探究加速度与力质量的关系
专题三：
顿第二定律探究加速度与力质量的关系
专题四：
牛牛顿第三定律律
专题五：
牛顿运动定律解决问题。
主题学习目标〔描述该主题学习所要达到的主要目标〕
知识与技能：
1.理解牛顿第一定律内容明确力与运动的关系？
2.理解牛顿第二定律内容？
3.正确理解牛顿第二定律内容，区分平衡力与作用力反作用力？
4.正确应用牛顿运动定律解决问题？
过程与方法：
1．理解掌握牛顿运动定律
2.学会在具体的问题中根据力与运动的关系判断物体的受力情况和运动情况；
3．初步学会应用牛顿运动定律解决物体的受力和运动问题。
情感态度与价值观：
通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。
3．培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
.
对应课标
1．理解力与运动的关系掌握牛顿运动定内容；
2．用牛顿运动定律综合解决力与运动关系问题。
主题单元问题设计
1.如何理解牛顿第一定律内容？
2.怎样理解牛顿第二定律内容？
3.怎样正确理解牛顿第二定律内容，区分平衡力与作用力反作用力？
4.怎样正确应用牛顿运动定律解决问题？
专题划分
专题一：
牛顿第一定律；〔1课时〕
专题二：
探究加速度与力质量的关系〔1课时〕
专题三：
顿第二定律探究加速度与力质量的关系〔1课时〕
专题四：
牛牛顿第三定律律〔1课时〕
专题五：
；牛顿运动定律解决问题〔1课时〕
专题一
专题一：
牛顿第一定律
所需课时
1课时
专题一概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
本节内容在初中阶段学生已经有了一定的认识〔比如惯性等〕，在高中阶段的学习是建立在原来基础之上的，找到理解上的存在的问题、深入对本定律的理解，这样才有利于激发学生的学习兴趣和热情，进而培养对物理学习的兴趣，探索物理的奥妙。
本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕
1.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持.
2.理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的.
3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度.
本专题问题设计
1．伽利略理想实验的魅力何在？
2．牛顿物理学的基础是什么？
3.物体抵抗运动状态变化的〝本领〞与什么因素有关？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
视频、图片、多媒体课件
常规资源
玻璃球、大玻璃板、小车、毛巾、斜槽、刻度尺
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室
其他
学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕
第一课时
活动一：
探究力的作用效果，引出并正确理解力的概念
1．导入情景、提出问题
用多媒体播放牛耕地的画面：
牛耕地时，牛拉着犁前进；牛停止拉犁，犁也停止运动.边播放边介绍，牛拉犁，犁前进；牛停犁也停.由此看来，必须有力作用在物体上，物体才运动；没有力作用在物体上，物体就不运动——两千多年前古希腊科学家亚里士多德就得出了这样的结论，这个结论正确吗？
2．学生讨论总结
3．实验探究
〔1〕.桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停；
〔2〕将毛巾换成玻璃板，或直接用桌面，把小车在桌面或玻璃板上推一下，它运动一段时间才停下来.
结论：
物体的运动不需要力来维持
4．进一步进行探究
既然物体的运动不需要力来维持，刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？
矛盾出现在哪里呢？
下面用小球来做个对比实验.
实验探究
A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合，让小球从斜槽上自由滚下，标出小球在毛巾上滚动的距离；
B.使斜槽下端直接与桌面吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在桌面上滚动的距离；
C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在玻璃上滚动的距离.
5.结论：
接触面越光滑，小球滚动的距离越远
6.进一步设疑：
假设接触面光滑无摩擦小球会怎样？
——伽利略理想实验
〔课件展示伽利略理想实验的过程〕
学生阅读课本回答：
1.伽利略的观点.
2.笛卡儿的补充和完善.
3.牛顿第一定律.
活动二：
牛顿物理学的基石——惯性定律
提问：
牛顿第一定律那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？
2．学生讨论交流，归纳总结
两个方面：
不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态.
总结：
力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因
活动三：
惯性与质量
演示实验，学生模拟实验，体会过程。
教学评价
可评价的学习要素
1、生活中的运动举例
评价方法：
现场评价
评价指标：
1、参与程度、积极程度2、举例恰当程度
评价方法：
、提问
2、学习活动过程
评价方法：
小组互评
①参与程度、积极程度②思维逻辑、严密性③协作精神
专题二
实验：
探究加速度与力、质量的关系
所需课时
1课时
专题二概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
本专题起到承上启下的作用，通过牛顿第一定律知道力和运动的关系，而本专题主要通过控制变量法来探究力、加速度、质量的关系。
通过设计实验来探究加速度与力、质量的关系，分小组设计实验，操做实验，记录数据、分析数据。
通过本专题的学习让学生知道加速度与力成正比，与质量成反比。
培养学生利用控制变量法解决问题的方法和根据问题设计实验解决问题的能力。
本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕
1.学会用控制变量法研究物理规律;
2.探究a与F、M的关系;
3.掌握利用图象处理数据的方法.
本专题问题设计
〔1〕怎样测量力？
〔2〕怎样测量加速度？
〔3〕怎样处理数据？
〔4〕加速度与力和质量的关系？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
微机、屏幕、MicrosoftPowerPoint软件、视频。
常规资源
木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。
（①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码（槽码），规格：
10g、20g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：
50g、100g、200g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1m～2m粗线绳，用做控制小车运动）如果没有小规格钩码或槽码，可以用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室，实验室
其他
学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕
活动一：
探究加速度与力的关系
〔一〕实验步骤：
1用天平测量出小车的质量。
2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止。
3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。
在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。
4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。
5保持小车质量不变，改变钩码质量，进行第四步的相同操作，得到又一条纸带。
重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。
〔二〕数据分析：
设计表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在下面的表格中
实验数
加速度a
小车受力F
1
2
3
4
〔三〕．由以上数据作出a-F图象
〔四〕．结论：
当m不变时，a与F的关系是：
〔五〕.思考：
怎样测量〔或比较〕物体的加速度？
活动二：
加速度跟质量的关系
〔一〕实验步骤：
1。
用天平秤测量出小车的质量
2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止
3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。
在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。
4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。
5保持钩码质量不变，在小车上放置砝码，改变小车质量，进行第四步相同操作，得到又一条纸带，重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。
〔二〕数据分析：
设计表格，把不同物体在相同力作用下的加速度填在下面的表格中
实验数
加速度a
小车质量m
1
2
3
4
〔三〕．由以上数据作出a-m图象和a-1/m图象
〔四〕．结论：
当F一定时，a与m的关系是：
〔五〕思考：
怎样提供并测量物体所受的恒力？
教学评价
可评价的要素
1、研究性学习活动
评价方法：
量规〔自评+互评+师评〕
评价指标：
①参与研究性学习的态度②收集资料、查找信息的水平③汇总信息，分析研究，得出结论能力④研究报告的规范程度⑤展示成果的表现
2、研究成果
评价方法：
量规〔自评+师评〕
①展示形式②规范程度③内容的丰富程度④结论的严密性、准确性
3、知识与技能的达成
从以下三个方面加以评价：
①加速度与质量的关系
②加速度与力的关系。
③加速度与力、质量的图像问题。
评价方法：
测验
评价指标：
①答题时间②每题答对率
③及格人数〔60---74分〕④良好人数〔75---84分以上〕
⑤优秀人数〔85分以上〕⑥平均分
专题三
专题三：
牛顿第二定律
所需课时
1课时
专题三概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
〝牛顿第二定律〞作为牛顿运动三定律中之一，是本章教学中的重点内容，掌握好〝牛顿第二定律〞可以为今后正确进行牛顿第二定律的应用奠定良好的基础。
牛顿第二定律是高中力学的基础内容和重要内容，是高一学生在学习过程中的一个难点，学生在前几章已初步学过受力分析和运动学规律，学生的认识只不过理性思维还没有达到一定的层次，要想理解牛顿第二定律概念还有一定困难。
本专题通俗讲就是动力学，学生通过实验进行总结得到牛顿第二定律。
本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕
〔一〕教学目标
1．知识与技能
〔1〕理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义。
〔2〕知道在国际单位制中力的单位〝牛顿〞是怎样定义的
〔3〕会应用牛顿第二定律公式进行计算。
〔4〕学会用正交分解法求合力
2．过程与方法
以实验为基础，通过观察、测量、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。
培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。
3．情感、态度与价值观
渗透物理学研究方法的教育。
实验采用控制变量的方法对物体的a、F、m三个物理量进行研究；认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
〔二〕教学重、难点
教学重点
牛顿第二定律
教学难点
利用牛顿第二定律解决有关问题。
本专题问题设计
〔1〕什么是惯性？
〔2〕加速度与力有什么关系？
〔3〕加速度跟质量有什么关系？
〔4〕加速度与力、质量有什么关系？
〔牛顿第二定律的内容〕
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
微机、实物投影展台、投影、屏幕、MicrosoftPowerPoint软件。
常规资源
长木板、小车、砝码、打点计时器、学生电源、细线、重物、纸带
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室，实验室
其他
学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕
〔一〕新课导入
1.牛顿第一定律的内容：
2．什么是惯性？
〔二〕新知探究
1.牛顿第二定律的内容：
2．公式：
3.适用范围：
【探究一】加速度与力的关系
1．基本思路：
使用两个相同的小车，满足m1=m2，在连小车前的绳端分别挂一个钩码和两个钩码。
将二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。
2．结论：
当m不变时，a与F的关系是：
3.思考：
怎样测量〔或比较〕物体的加速度？
【探究二】加速度跟质量的关系
1．基本思路：
将小车1上加0.2kg砝码，使m1=2m2；二小车前面绳端都挂一个钩码，使F1=F2。
将二小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止。
2．结论：
当F一定时，a与m的关系是：
【探究三】牛顿第二定律
1．内容：
2．在国际单位制中力的单位〝牛顿〞是怎样定义的
3．公式：
4．理解：
5．思考：
（1）从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。
可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？
为什么？
（2）对一个静止的物体施加一个力，物体一定做加速运动，对吗？
〔三〕实例探究
例题课本P75页例1
〔四〕课堂总结
通过上面的例题，总结出用牛顿第二定律解题的一般步骤
训练：
在光滑的水平桌面上，有一个质量为2㎏的物体，用两个互为1200的两个10N的水平方向上的力作用在物体上，求物体的加速度是多少？
教学评价
可评价的学习要素
1.生活中的有关物体的惯性的举例
评价方法：
现场评价
评价指标：
1、参与程度、积极程度2、举例恰当程度3、课前材料的准备情况
2.加速度与力、质量的关系
评价方法：
测验
评价指标：
①答题时间②每题答对率③及格人数〔60---74分〕④良好人数〔75---84分以上〕⑤优秀人数〔85分以上〕⑥平均分
3.学习活动过程
评价方法：
量规
①参与程度、积极程度②思维逻辑、严密性③表达展示④协作精神
专题四
牛顿第三定律
所需课时
3课时
专题四概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）
牛顿第一定律和牛顿第二定律解决了一个质点运动规律的问题，但自然界的物体是相互联系、相互影响、相互作用的。
一个物体受到其他物体作用的同时也会对其他物体有作用，不讨论物体间的相互作用就不能比较全面地认识物体的运动规律，也就无法解决某些实际问题。
因此只有牛顿第一定律和牛顿第二定律是不够的，必须加上牛顿第三定律才能构成比较全面的反映机械运动规律的运动定律。
在分析物体受力和求解某些不便直接求解的力时，经常要用到牛顿第三定律。
本专题学习目标〔描述该学习所要达到的主要目标〕
【知识与技能】
1．知道作用力和反作用力
2．掌握牛顿第三定律的内容。
3．了解作用力和反作用力与平衡力之间异同点
4．掌握常用力学仪器的使用
【过程与方法】
1．通过实验和讨论中，来理解作用力和反作用力的关系；体验科学探究的方法
2．通过对作用力和反作用力的关系的探究，体验科学实验和研究物理现象的基本方法。
【情感态度与价值观】
1．通过生活实例和实验，激发学生探究身边常见的兴趣和欲望
2．在合作探究作用力和反作用力关系的过程中，体验科学方法；体验科学研究中的合作与交流，体验到在解决问题过程的快乐。
本专题问题设计
1.什么是是作用力和反作用力？
2.作用力与反作用力有哪些关系和特点？
3.作用力与反作用力的大小什么关系？
4.作用力、反作用力跟平衡力有什么区别？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
视频、图片、多媒体课件、实物投影仪等多媒体设备
常规资源
气球弹簧秤
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室
其他
学习活动设计〔针对该专题所选择的活动形式及过程〕
探究一：
物体间的力作用是相互的，一个叫作用力另一个叫反作用力。
例：
同学们鼓掌，会有什么感觉
作用力和反作用力概念：
实例：
踢球时脚会有什么感觉，哪两个力是作用力和反作用力？
答：
探究二：
作用力与反作用力有哪些关系和特点？
〔请同学猜想再实验验证。
〕
实验与探究，请同学们带着以下问题进行观察分析：
〔1〕是否先有作用力，后有反作用力？
我的猜想是：
〔2〕这两个力的性质是否相同？
我的猜想是：
〔3〕这两个力的方向是否相同？
我的猜想是：
演示实验1．在桌面上放两辆相同的小车，两车用细线套在一起，两车间夹一弹簧片．当用火烧断线后，两车被弹开．
演示实验2．在两辆小车上各固定一根条形磁铁，当磁铁的同名磁极靠近时，放手小车两车被推开；当异名磁极接近时，两辆小车被吸拢．
演示实验3．在桌面上并排放上一些圆杆，可用铅笔．在棒上铺一块三合板，板上放一辆遥控电动玩具小车．用遥控器控制小车向前运动时，板向后运动；当车向后运动时板向前运动．
〔同学进行实验分析讨论可以得出以下结论：
〕`
①相互性：
两个物体间力的作用是．施力物体和受力物体对两个力来说是互换的．
②同时性：
作用力消失，反作用力．没有作用就没有反作用．
③同一性：
作用力和反作用力的性质是．这一点从几个实验中可以看出，当作用力是弹力时，反作用力；作用力是摩擦力，反作用力等等．
④方向：
作用力跟反作用力的方向．
总的来说就是：
同生同灭异物反向且共线
探究【三】作用力与反作用力的大小关系。
【一】把两个弹簧秤勾在一起，模仿拔河比赛，其中一个弹簧秤相当高个同学，另一个相当于矮个同学，并分两种情况进行。
1．两弹簧秤勾在一起拉，处于静止不动时〔模仿拔河比赛，双方处于僵持状态〕；
2．两弹簧秤勾在一起拉，并向一方运动〔相当于比赛绳子被拉向胜一方时的状态〕；
师生共同讨论得出结论：
牛顿第三定律：
1．内容：
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
2．公式：
F＝－F′。
教学评价
1.问题引导得出作用力和反作用力。
2.学生实验操作找出作用力和反作用力的关系。
3.通过平衡力和作用力和反作用力对比加以区别。
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