3. 牛顿第二定律名师教学设计1

《牛顿第二定律》教学设计

教

学

课题

教材分析

内容地位

《牛顿第二定律》［普通高中必修第一册第三章第三节］

本节教材是人教版物理第四章第3节的内容。本节在分析上节课实验的基础上，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，定量的回答了物体运动状态的变化率——加速度与它所受的外力的关系，以及加速度与它本身质量的关系，得出了牛顿第二定律的数学表达式。同时本节教材突出了力的单位1N的物理意义，为下一节力学单位制的内容做准备，本节内容在本章中起到承上启下的作用；因而成为了运动学的核心，也是学习其它动力学规律的基础。所以本节在教学重点

教学难点

教学方法

本章乃至本册，甚至整个高中物理中具有非常重要的地位。

牛顿第二定律的内容及理解。

1．牛顿第二定律的理解． 3、a、F、v 方向关系

2．理解k＝1时，F

=

ma．

探究、讲授、讨论、练习

学生在初中就具有了比例关系的数学表述形式，同时前一节课学生已经通过实验描述出

1a图像，a-F和在此基础上会很自然的实现牛顿第二定律的表述这一教学目标；学生凭借学m情扎实的运动学和力学基本知识，借助教师创设典型的动力学情景及设置问题链，将会逐步分析

地接受并体会到牛顿第二定律桥梁作用，另外教师可巧妙设置认知冲突，引导学生从感性的认识上升到理性的判断，进入到对牛顿第二定律更深层次的理解，进而达到预期的教学目标；

通过以上教法与学法，使学生实现从“学会”到“会学”的转变，从“要我学”到

学习

目过程与方法

标

“我要学”的转变，使学生真正成为课堂的主体。

（1）能准确表述牛顿第二定律. 知识与技能

（2）知道表达式中F是质点所受的合力，并且能够从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，体会牛顿第二定律连接运动学和力学的桥梁作用。

能根据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。

情感态度与价值观

通过对牛顿第二定律的理解，初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。

1

教学过程分析和设计与教学策略制定

情境引入

教

师

活

动

⑴

教师：2018年11月6日“珠海航展”上我国自主研发的歼10B矢量推进验证机惊艳登场，来，我们一睹芳华。

⑵

播放视频“矢量歼10B”

⑶

歼10B矢量推进机为什么能完成这么多炫酷的动作呢？

好！待会儿我们就会知道的，因为它的原理跟我们这节课将要学习的知识大有关系。

学生活动

学生观看视频，并思考老师的提问

设计意图

激起学生的求知欲望，

培养学生发现问题的能力。

爱国教育、增强民族自豪感

利用多媒体播放上节课实验图像，引起学生的回忆，激发学生的兴趣．

要让学生知道一个规律的发现不可能是几次简单的实验就能得出的，还需要通过大量的实验事实来论证。

培养学生“科学思维”

让学生学会用规范的语言表述牛顿第二定律

新课教学

一、理论探究

1、图片1展示上节课实验情境，

2、图片2展示上节课实验数据坐标纸1，

生：思考并回答问题

师：这是小车质量一定时加速度a与合外力当物体质量不变时物体F关系图线，加速度与其所受的作用力之间运动的加速度与物体所存在什么关系?

受的作用力成正比，

3、图片3展示上节课实验数据坐标纸2

生：思考并回答问题

师：这是小车合外力一定时加速度a与质当物体所受的力不变时量F关系图线，当物体所受力不变时物体的加物体的加速度与物体的速度与其质量之间存在什么关系?

质量成反比．

师：通过上一节课的实验，我们得出了：物

体的加速度与物体的合外力成正比，与物体

的质量成反比．其实不光是我们，科学们家

通过大量的实验研究也得到同样的结论，

教师板书：牛顿第二定律：物体的加速度与

物体所受的作用力成正比，与物体的质量成

反比．加速度的方向与作用力的方向相同，

这就是牛顿第二定律。

如果用数学语言来表达的话

教师板书a∝F

教师板书a∝1/m

学生回答后教师板书a∝F/m

F∝m a

师：如何把以上式子写成等式? 生：思考并回答问题

需要引入比例常数k ，

F＝km a

师：我们可以把上式再变形为F=kma．

二、力的单位

师：k的数值是跟F、m、a三个量的单位有

2

新课教学

关系的，在17世纪牛顿的时代还没有规定力的单位，后来国际单位制中规定：使质量2为1kg的物体产生1 m/s的加速度的力就是2力的一个单位大小，其数值为1 kg·m/s

，2后人为了纪念牛顿，把kg·m/s

称作牛顿，用符号N表示， 2即1N=1 kg·m/s. 师：请看学案探究活动一：

通过探究活动突破难点问题

光滑水平面上静止一质量为m=1kg的

物体，水平力F=1N作用后刚好使其产生大

2小为a=1m/s的加速度，由公式F=kma

，k让学生理解变量

转换的思想和方等于什么？

在国际单位制中 k=1 ，

法。

刚才的公式就变成了：F=ma

教师板书：F=ma 生：思考并回答问题

师：如果三个量不统一用国际单位制，k还不一定。

等于1吗？

有了前面的学习，生：思考并回答问题

为了体现课改理三、对牛顿第二定律的理解

师：我们来看一看等式中各个物理量分别是F是物体所受合外力，m念：

什么？

是物体的质量，a是物体教师是参与者、组

的加速度，

织者、引导者，所师：F、m、a都是对同一物体而言的，这就

以该部分是师生是说牛顿第二定律具有同体性。

共同完成。

教师板书：1、同体性

师：公式中的力F为物体所受合外力，

教师板书：F合＝ma

生：思考并回答问题

师：对于一个确定质量的物体，当他所受的加速度也为零

合外力为零时加速度为多少？

师：当合外力为定值时加速度是否也为定加速度也是定值

值？

师：当物体所受合外力变化时加速度是否也当物体所受合外力变化

随之变化？

是加速度是否也随之变

化。

师：也就是说牛顿第二定律指明了一个因果

关系，即：力是产生加速度的原因，只要物

体所受的合力不为0，物体就具有加速度；

教师板书：2、因果性

师：我们还可以看到加速度与合外力同时产

生，同时变化，同时消失，是瞬时对应关系。

教师板书：3、瞬时性

3

生：思考并回答问题

由F=kma变形得,

新课教学

师：另外，，公式中的F合、a 都是矢量，

F合＝ma是一个矢量式．物体的加速度方向由它受的合力方向决定，且总与合力的方向相同

教师板书：4、矢量性

播放图片1“歼10B”

师：矢量推进喷管可以改变推力方向，从而改变飞机加速度的方向，大幅度提高了飞机的机动能力

师：请看学案探究活动二：

从牛顿第二定律我们知道，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？为什么？

生：思考并回答问题

不矛盾，这里的F指合外力, F=0 所以a=0

师：其实我们还可以理解为：作用在物体上

的每一个力都产生各自的加速度，物体的实

际加速度是这些加速度的矢量和。

教师板书：5、独立性

师：任何物理规律都有各自的适用范围，牛

顿运动定律只适用于惯性参照系.

教师板书：6、局限性

师：牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心，

也是经典力学的核心之一，它阐明了力和运

动的关系，即力是产生加速度的原因，而且

给出了定量关系。构筑了力和运动的桥梁，

它是我们今后解决力学问题的重要工具。

四、简单应用

【例1 】某质量为1200kg的汽车在平直路

面试车，当达到108km/h的速度时关闭发动学生自己尝试解决

机，经过60s停下来，汽车受到的阻力是多

大？重新起步加速时牵引力为1800N，产生学生独立分析并抽部分的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车学生回答解题思路

受到的阻力不变。

学生了解规范的书写要应用牛顿第二定律解题的一般步骤

1、确定研究对象，并建立直角坐标系。

求

4

通过解决具体问题让学生明确牛顿第二定律中每一个物理量的含义，加深理解

培养“科学探究”意识

让学生进一步明确F的物理含义

通过该探究活动，明确牛顿第二定律的“独立性”，并对F合及“矢量性”加深理解

让学生明确并掌握规范的书写

新课教学

2、对物体进行受力分析，确定合力。

3、根据牛顿第二定律和运动学规律建立方程并求解。

【例2】光滑水平桌面上有一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力水平方向的力F1和F2的作用, 这两个力的大小都是10N。这个物体产生的加速度是多大?

学生独立分析并抽部分

学生回答解题思路

五、加速度、合外力、与速度方向关系

生：

对比前面我们学过的规律“在直线运动中，思考并回答问题

加速度方向与速度方向相同时，物体做加速在直线运动中，

运动；加速度方向与速度方向相反时，物体合外力方向与速度方向

做减速运动。”如何描述合外力与物体加速、相同时，物体做加速运动

减速的关系呢？

合外力方向与速度方向

相反时，物体做减速运动

师：请看学案探究活动三：

培养“科学探究”

意识

促进学生“物质观

念”的形成

观察篮球，不考虑空气阻力,篮球A、B、C生：思考并回答问题

三点：

1、受力大小、方向如何？

2、加速度大小、方向如何？

3、速度方向如何？

六、当堂检测

教师点评

独立完成学案当堂检测内容、展示成果。

牛顿第二定律，国际单位制下

对牛顿第二定律的理解

应用牛顿第二定律解决问题的一般步骤

巩固、应用本节知识

形成本节知识体系的总体框架.

巩固、应用本节知识

总结

布置作业

板书设计

一、

二、

三、

完成教材78页“问题与练习”2—4题。

一、定律：a∝F/m

F∝m a F=kma 三、特性：同体性、因果性、瞬时性、

矢量性、独立性、局限性 2二、力的单位1N=1 kg·m/s k=1

四、应用：确定对象、受力分析、列方程

F合＝ma

五、拓展探究—a、F、v 方向关系

5

6