高中物理必修一教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中物理必修一教学设计学情分析教材分析课后反思

《牛顿第二定律》教学设计

一、教学目标：

（一）知识与技能：

1、能根据实验结果，推出a、F、m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，力的单位N的定义。

2、理解在多个力作用下牛顿第二定律表达式，初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤，在具体运用中能注意牛顿第二定律的瞬时性、矢量性。

3、使学生学会并掌握运用控制变量法研究多个物理量间关系，以及通过等效观点来求解问题的方法。

（二）过程与方法：

1、通过三个探究和观察推理到的事实，培养学生学会总结一般性规律的方法。

2、通过对牛顿第二定律的理解体会探究过程中所用的科学方法。

3、根据牛顿第二定律计算解决相应题目。

（三）情感、态度与价值观：

通过探究与归纳总结，使学生能够领略物理方法的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心和求知欲，产生探索自然现象的情感。

二、教学重难点：

重点：

牛顿第二定律的内容、公式和含义；

难点：

1、a与F的瞬时对应性；

2、牛顿第二定律的应用。

三、教学策略与手段：

教师引导与学生分组探究、归纳总结相结合。

四、教学资源：

多媒体教学。

五、教学过程：

教学环节

教学内容

师生互动

设计意图

引入

根据上节课实验用控制变量法得出加速度跟力、物体的质量的关系：

a∝F/m,

或F∝ma

师：

上节实验得出什么结论？

（生：

略）

师:

能否用一个简单的数学公式表示出来呢？

（生：

略）图象又是什么样的？

（生：

略）

师：

你能用自己的语言把这个表达式叙述出来吗？

生：

物体的加速度跟所受的作用力成正比，跟物体的质量成反比。

通过复习两个实验结论，加深了学生对实验结果的印象和认识，为进一步总结出牛顿第二定律打下基础

牛顿第二定律

牛顿第二定律内容：

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

（1）将上式改写成等式：

F=kma

简化为：

F=ma

（2）国际单位：

F：

N;

m:

kga:

m/s2

师：

刚才的公式要写成等式应怎样变化？

生：

应该加一个比例系数k,即F=kma.

师：

很好。

这里的比例系数k应该是多少呢？

生：

（不确定的）k可以取任意值吧？

师（总结）：

由于单位力的大小还没有规定，所以k的选择有一定的任意性，只要是常数，它就能正确表示F与m、a之间的比例关系。

既然k是任意取的，那取1将会使公式最简便。

当k值取定后，力的单位理所当然也定下来了：

当质量是m=1kg的物体在某个力的作用下获得加速度a=1m/s2，由公式F=ma我们知道这个力的大小就是F=ma=1kg×1m/s2=1kg∙m/s2，后人为了纪念牛顿，就称这个单位为“牛顿”，用“N”表示。

即1N的力就是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力。

通过引导式提问增强学生的总结能力，语言表述能力。

教师再加以总结，使学生对牛顿第二定律的内容和公式有进一步的认识。

在提问中，让学生自己发现k的取值的不同，引发思考，教师总结得出牛顿单位的由来，使学生了解物理规律的美。

牛顿第二定律进一步表述

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

用公式表示：

F合=ma

三个探究：

探究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箱子，却提不动它。

这跟牛顿第二定律有没有矛盾？

应怎样解释这个现象？

学生讨论得到结果：

a=0,F=0所以牛顿第二定律中的作用力指合力。

探究2、a、F、v三者方向间的关系：

（通过学生自己做实验填表得出结论）加速度的方向与合外力的方向相同，与v的方向无关。

进一步完善牛顿第二定律的内容

探究3、在运动中找出F、a、v的变化情况，学生讨论填表得结论

结论：

a和F的变化情况相同，与速度无关

通过师生共同探讨，定性分析，实例证明等手段，使学生自己总结验证加速度和F的关系，比教师理论讲解更有效。

同时通过讨论，增强学生的团队意识，培养学生之间的协调能力。

练习1

练习：

对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间（）

Ａ．物体立即获得加速度，

Ｂ．物体立即获得速度，

Ｃ．物体同时获得速度和加速度，

Ｄ．由与物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零。

生：

思考讨论，得出答案

师总结1：

答案为A。

根据牛顿第二定律，加速度的方向一定和速度的方向一致，与速度方向无关。

师总结2：

合外力的方向与速度方向没有关系，但和速度改变、加速度间却有着一一对应的关系。

若力变化，加速度立即变化，即力和加速度可突变，但速度变化需要时间，不可突变。

首次应用牛顿第二定律，从问题的角度来巩固知识点，同时体会速度、速度改变、加速度和合外力三者间的关系，一题数练，达到巩固的目的。

应用举例

例1：

水平面上有一质量为1kg的木块，在水平向右、大小为5N的力作用下，由静止开始运动．若木块与水平面间的动摩擦因数为0.2.

（1）画出木块的受力示意图；

（2）求木块运动的加速度；

（3）求出木块4s内的位移．（g取10m/s2）

师：

下面我们来看如何用牛顿第二定律解决问题。

学生作答（投影答案规范解题步骤）

学生总结体会用牛顿第二定律解体的步骤：

1、明确研究对象

2、进行受力分析和运动状态分析，画出示意图

3、规定正方向或建立直角坐标系，求合力F。

正交分解法（沿a方向和垂直于a方向分解）

4、列方程求解

Fx=ma（a方向）

Fy=0（垂直于a方向）

通过学生自己做题总结，培养学生的解题能力，总结能力及语言表述能力，强调每一步的关键，为以后解决实际问题打好基础。

巩固练习”

一个质量为20kg的物体，从斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面与水平面间的夹角为37°.求物体从斜面下滑过程中的加速度．（g取10m/s2，cos37°＝0.8，sin37°＝0.6）

学生按照牛顿第二定律的解题步骤规范练习，解决题目。

巩固熟练解题过程，锻炼学生的解题能力

小结

学生对本节进行小结。

（1）定律内容、表达式

（2）对定律的理解：

F、a的同向性、同时性、F可以突变，a可以突变，但v不能突变

（3）定律应用及解题步骤。

学生总结本节课的知识及内容。

强化学习内容，交流心得体会。

作业

作业：

1、做课后练习题2、3、4。

2、导学案上的巩固练习做完。

学生课后巩固掌握新知。

六、板书设计：

牛顿第二定律学情分析：

学生在初中物理中和高中物理前面的章节中已学习了牛顿第一定律（惯性）的知识，这些都为本节学习准备了知识基础；尤其在第二节已经通过实验探究得出了加速度与力成正比，与质量成反比的结论，给学生以最基本的感性认识，学生不难得出牛顿第二定律的基本内容。

但在加速度的方向上，学生不一定理解，应从矢量上进一步解释，使学生对于牛顿第二定律更深入理解，能全面掌握，即理解每个物理量和公式的内涵和外延。

牛顿第二定律的应用是本章的重点，学生在第三章中已经学习了共点力作用下物体的平衡,即牛顿第二定律的特例a等于0的情况，所以当学习a不等于0时，学生就有了参考和进一步体会，对该部分理解起来应该不难，但题型是千变万化的，习题课上还需进一步强化。

牛顿第二定律效果分析

本课教学主要特点是以问题为核心驱动学习，注重学生自主、探究与合作的学习方式，充分发挥学生的主体地位，不仅重视知识的获得，而且更重视学生获得知识的过程和方法，更加突出了学生的学。

课堂上教师组织引导学生合作、交流、讨论，给学生提供了观察、思考的机会；提供了表达、交流的机会；同时也提供了成功的体验机会。

充分重视学生在探究过程中的情感、态度与价值观的培养。

牛顿第二定律内容及表达式形式学生容易掌握，但是对牛顿第二定律的矢量性、同时性、瞬时性对应总是容易受到直观、感性的干扰，教师通过让学生探究讨论，让学生在感性认识和理论证明中得出结论，深化对牛顿第二定律的理解；由于学生第一次接触动力学习题，缺乏清晰的解题思想和明确的解题思路，教师通过细致、小步骤引导，让学生发现并总结出牛顿应用第二定律解题一般步骤，同时加深学生对牛顿第二定律的联系运动和力的桥梁作用。

《牛顿第二定律》教材分析

《牛顿第二定律》是一节规律教学课，是本章的核心内容。

教材讲牛顿第二定律的探究实验和公式表达分为两节内容，目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。

本节内容首先在上节课实验的基础上，通过分析说明，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，得出牛顿第二定律的数学表达式。

从a∝F，到F∝a，到F=kma，再到最后得出F=ma,其中有蕴含有丰富的知识与技能、过程与方法性目标；而对牛顿第二定律的深入理解，除了这两维目标外，更要注重对学生思想观念和心理的影响（即让学生感受到物理学在认识自然上的本质性、深刻性、有效性）。

教材还突出了力的单位1N的物理意义，它是为下一节学习单位制的内容做准备的，而本身又是学生普遍思考不明白的，教师应该引导学生进行必要的讨论。

本节课的例题介绍是牛顿第二定律应用的基本思路，也是学习、理解牛顿第二定律的基本组成部分。

本节内容是本章的重点内容，也是整个力学部分的重点内容，乃至整个高中物理的重点内容。

4.3牛顿第二定律测试题

（40分钟50分）

一、选择题（本题共6小题,每小题5分,共30分）

1.（2013·临夏高一检测）关于牛顿第二定律公式F=ma,下列说法中正确的是（　　）

A.物体的质量与物体的加速度成反比

B.物体的质量与物体所受的力成正比

C.物体的加速度与物体的质量成正比

D.物体的质量一定时加速度与合外力成正比

2.（2013·成都高一检测）力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2m/s2,那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是（　　）

A.5m/s2　　　　　　B.2m/s2

C.8m/s2D.6m/s2

3.如图所示,质量为10kg的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的拉力F=20N的作用,则物体的加速度为（g取10m/s2）（　　）

A.0　　　　　　　　　　B.2m/s2,水平向右

C.4m/s2,水平向右D.2m/s2,水平向左

4.质量为5kg的木箱以大小为2m/s2的加速度水平向右做匀减速运动,在箱内有一轻弹簧,其一端被固定在箱子的右侧壁,另一端拴接一个质量为3kg的滑块,木箱与滑块相对静止,如图所示。

若不计滑块与木箱之间的摩擦,下列判断正确的是（　　）

A.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为10N

B.弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为6N

C.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为10N

D.弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为6N

5.（2013·泰安高一检测）如图所示,弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。

在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是（　　）

A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大

B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上

C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小

D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大

6.如图所示,沿平直轨道运动的火车车厢中有一光滑的水平桌面,桌面上有一弹簧和小球,弹簧左端固定,右端拴着小球,弹簧处于原长状态。

现发现弹簧的长度变短,关于弹簧长度变短的原因,以下判断中正确的是（　　）

A.火车可能向右运动,速度在增加

B.火车可能向右运动,速度在减小

C.火车可能向左运动,速度在增加

D.火车可能向左运动,速度在减小

二、非选择题（本题共2小题,共20分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）

7.（2013·沈阳高一检测）（10分）水平地面上的木箱质量为20kg,用大小为100N的水平力推木箱,恰好能使木箱匀速前进;若用同样大小的力与水平方向成37°角斜向上拉木箱,如图所示,木箱的加速度多

大?

（取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）

8.（能力挑战题）（10分）在水平地面上有一质量为2kg的物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动,10s后拉力大小减为

该物体的运动速度随时间t的变化规律如图所示（g取10m/s2）,求:

（1）物体受到的拉力F的大小;

（2）物体与地面之间的动摩擦因数。

答案解析

1.【解析】选D。

物体的质量由物体所含物质的多少决定,与外界因素无关,故A、B均错;由牛顿第二定律F=ma得a=

合外力一定时,物体的加速度与物体的质量成反比,物体的质量一定时,加速度与合外力成正比,故C错误,D正确。

2.【解析】选A、D。

设物体A的质量为m,则F1=ma1,F2=ma2,当F1和F2同时作用在物体A上时,合力的大小范围是F1-F2≤F≤F1+F2,即ma1-ma2≤ma≤ma1+ma2,加速度的大小范围为3m/s2≤a≤7m/s2,正确选项为A、D。

3.【解析】选C。

物体受到地面的摩擦力大小为F1=μmg=0.2×10×10N=20N,方向水平向右,物体的加速度a=

=

=

m/s2=4m/s2,方向水平向右,故选项C正确,A、B、D错误。

4.【解析】选B。

因为木箱与滑块相对静止,所以滑块的加速度与木箱加速度相同,根据牛顿第二定律可知,滑块所受合外力水平向左,所以弹簧被压缩,弹力大小为3kg×2m/s2=6N,故B正确,A、C、D错误。

5.【解析】选C、D。

小球的加速度大小取决于小球受到的合外力。

从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大。

当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。

故C、D正确,A、B错误。

6.【解题指南】解答本题应把握以下三点:

（1）由弹簧的形变分析小球所受合力的方向。

（2）由小球的合力方向判断加速度方向。

（3）由速度与加速度方向的关系判断加速还是减速。

【解析】选A、D。

取小球为研究对象,由于弹簧变短了,故小球受到向右的弹力,即小球受的合外力方向向右。

因为加速度与合力的方向相同,所以小球的加速度方向向右。

小球的速度有两种可能:

①速度方向向右与加速度的方向相同,速度增大,做加速运动;②速度方向向左与加速度的方向相反,速度减小,做减速运动。

故选A、D。

7.【解析】如图所示,木箱匀速运动时滑动摩擦力Ff=μmg=F,所以

μ=

=

=

=0.5

木箱加速运动时,如图所示

水平方向由牛顿第二定律知,

Fcos37°-μFN'=ma

竖直方向Fsin37°+FN'=mg

代入数据联立解得a=0.5m/s2

答案:

0.5m/s2

8.【解析】由v-t图像可知,物体的运动分两个过程,设匀加速运动过程的加速度为a1,匀减速运动过程的加速度为a2,则由题图知

a1=

m/s2=0.8m/s2·①

a2=

m/s2=-2m/s2②

两过程物体受力分别如图甲、乙所示。

加速过程:

F-μmg=ma1　③

减速过程:

-μmg=ma2（或μmg-

=m|a2|）　④

联立③④解得F=8.4N,μ=0.34

答案:

（1）8.4N　

（2）0.34

【总结提升】用牛顿第二定律解题的方法和步骤

（1）明确研究对象（隔离或整体）。

（2）进行受力分析和运动状态分析,画出力的示意图。

（3）规定正方向或建立直角坐标系,求合力F合。

（4）列方程求解:

①物体受两个力:

合成法F合=ma。

②物体受多个力:

正交分解法（沿运动方向和垂直于运动方向分解）。

运动方向:

Fx=ma,垂直于运动方向:

Fy=0。

牛顿第二定律课后反思

本节课能充分发挥学生学习的自主性，引导学生主动搜集、分析有关信息和资料，主动建构良好的认识结构。

使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察能力和实验能力，学会自主学习，具有创新意识。

并且本人能采用不同的让学生探究的方法突破重点和难点，从而很好的实现了本节课的教学目标。

不足之处：

对学生的认知能力估计过高，在讲解例题时认为学生学完牛顿第二定律内容就应该会做题，以至于没估计到学生停留在解平衡问题的层面上，没有解出例题后的巩固练习。

应该先在平衡问题的基础上带领学生分析牛顿第二定律与平衡问题解题方法上的相同点和不同点，使学生加深认识和区分，理解平衡问题就是牛顿第二定律的特例,以便于更深刻的理解和掌握牛顿第二定律的解题方法和步骤，灵活应用。

牛顿第二定律课标分析

牛顿第二定律具体地、定量地回答了物体的加速度和它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系，因而成为牛顿物理学的核心。

本章教科书将牛顿第二定律的实验和公式表达分成两节内容，目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。

牛顿第二定律的学习要求学生：

（1）能准确表述牛顿第二定律；

（2）能根据对1N的定义，理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从F=kma变成F=ma的；

（3）知道牛顿第二定律是针对质点使用的，因此关系式中的F应是质点所受的合力。

能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁。

（4）能运用牛顿第二定律分析和处理简单问题。

初步体会牛顿第二定律在认识自然中的有效性和价值。

课标对牛顿第二定律的解读满足学生的认知规律，使学生在学习过程中获得一种研究问题的体验，进而收获一种习惯，成为一种意识，养育一种能力。