3. 牛顿第二定律第二课时教案

牛顿第二定律

教学设计

成都八中：叶红梅

《牛顿第二定律》教学设计

【学习任务分析】

1、教材分析：

牛顿第二定律是动力学核心规律，是本章的重点和中心内容，在力学中占有很重要的地位。教材用两组实验分别探索了加速度与力，加速度与质量间的定量关系，然后总结出牛顿第二定律及其数学表达式，最后概述了牛顿第二定律的意义，并用一道例题反映了牛顿第二定律的使用方法。

2、学习任务分析：

学生根据生活经验，能较轻松地判断a与F和m的定性关系。本节课的主要学习任务是在这种定性认识的基础上探索定量关系。探索过程蕴含了较丰富的科学研究的思想和方法，这些思想和方法可以促进学生思维的发展。另外，对所学知识的简单应用又能让学生进一步加深对牛顿第二定律的理解。

【学习者分析】

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的知识，已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；会分析物体的受力情况、能正确使用匀变速直线运动的基本公式；知道控制变量法。

在本节课的引入部分学生能较容易理解a与F和m的定性关系，困难的是要研究它们的定量关系该如何设计实验。实验探究时，实验结果也比较直观，但如何归纳和反映实验结果是难点。如果理解不透彻，学生就会机械记忆牛顿第二定律的内容，达不到本节教学的要求。因此在教学过程中采取何种教学方法，如何有效突破重难点，使学生较易理解本节教学内容显得尤其重要。

【教学目标】

1、知识与技能：

（1）理解加速度与力和质量的关系；

（2）理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义，会用牛顿第二定律进行简单计算；

（3）知道国际单位制中“牛顿”是怎样定义的。

2、过程与方法：

（1）通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力；通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力．

（2）渗透物理学研究方法的教育。实验采用的控制变量法对物体的a、F、m三个物理量的关系；运用列表处理数据，使学生知道结论是如何得出；认识到实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。

3、情感态度和价值观：

（1）培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯。

（2）在整个教学过程中，让学生学会科学的发现、分析、研究等方法，培养学生的科学探究能力。

【教学重难点】

重点：知道决定物体加速度的因素；加速度与力和质量的关系的探究过程。

难点：引导学生理解实验原理、观察实验过程，并进行实验数据分析。

【教学方法】

实验探索法，分析归纳总结法，讲授法等

【教学用具】

两辆小车、经改装的上下两层带滑轮和刻度尺的轨道、细线、钩码、多媒体。

【课时安排】1课时

【教学过程分析和设计与教学策略制定】

环节

开场白

复习

提出问题

进入新课

教师活动

希望同学们都把自己当成“牛顿”，让我们站在牛顿的角度，来研究力与运动的关系。

教师提问：

1、

质量是物体惯性大小的量度。质量越大，物体的运动状态是越难改变还是越容易改变？

2、

力是改变物体运动状态的原因。力越大，物体的运动状态是越难改变还是越容易改变？

3、

用什么物理量来描述物体运动状态改变的难易程度？

力、质量和加速度，三者之间到底有何关系呢？

一、猜想与假设

请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。

师生交流、生生交流，引导学生得出：当m一定时，F越大，a就越大；当F一定时，m越小，a就越大。

学生活动

学生回答：

1．质量越大，物体的运动状态越难改变。

2．力越大，物体的运动状态越容易改变。

3．用加速度描述物体运动状态的改变。

学生相互讨论与交流

设计意图

转化学生角色，能激发兴趣，增加参与意识，感悟科学研究过程

复习巩固前知识，启发引导同学们提出本节课要探究的问题

让学生体会本节课要研究的问题与生活实际的联系

要学生明确研究问题的方法

让学生了解装置，为参与实验步骤的设计做好铺垫

二、实验探究定量关系

1、实验方法：

要定量研究a与F和m之间的关系，应采用什么研究方法？

2、设计实验

教师介绍实验装置，学生了解其功能

要定量研究a与F和m之间的关系，就需要测量并比较这三个物理量，如何实现有效的测量呢？

⑴关于力F：当钩码质量远小于小车质量时，小车所受拉力F近似等于钩码所受重力。

学生回答：

控制变量法。研究a与F的关系时，控制m；研究a与m的关系时控制F

⑵关于加速度a：通过控制按钮可以实现两辆小车同时由静止启动，同时快速停止。加速度的比较2是依据位移公式：s＝a t／2（小车初速度为零），当t相同时

实验步骤设计：

第一步：使两小车的质量相等，在不同的拉力作用下加速运动。

第二步：增大小车所受的拉力，让质量相等的小车在拉力作用下加速运动。

以上两步实验应记录什么物理量？

第三步：使两小车所受拉力相等，质量不等，加速运动。

第四步：增大小车的质量，保持拉力相同，加速运动。

以上两步实验应记录什么物理量？

3、

进行实验

请几位学生与老师一起共同进行实验。

表一：

小车1 小车2 表二：

小车1 小车2

第一次

第二次

F/N m1/kg S1/m m2/kg S2/m

第一次

第二次

m/kg F1/N S1/m F2/N S2/m

4、

处理数据

师生互动，得出结论：当m相同时，a与F成正比。当F相同时，a与m成反比。

三、牛顿第二定律

1、本实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的测量实验就能得出的，还需要通过大量的实验事实来论证。

多媒体展示更精确探究牛顿第二定律的实验仪器

学生回答：

记录两小车的位移及对应的F；记录两小车的位移及对应的小车的质量

学生把实验数据填入表格

学生把实验数据填入表格

学生在教师的引导下分析实验数据

学生欣赏照片，感受课堂上的实验重在反映科学研究的思想和方

使学生了解本实验是在什么条件下简化数据的。

学生参与实验步骤的设计，既可以很好地激发学生的兴趣，又能让他们更好地理解将要进行的实验操作

让学生认识要记录的实验数据，培养学生认真的科学态度

让学生体会如何通过分析比较实验数据，得出结论的。

的照片

牛顿在进行大量的实验后，发现上述两个结论都是正确的，并综合得出

Fa

m

2、换成等式：F＝kma，式中k为比例常数。通过1N的定义得出k=1，

可见，如果都用国际制单位，则k=1，上式就可以简化为F＝ma

3、

如果物体同时受几个力作用呢？

师生一起总结牛顿第二定律的表述及公式

（1）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。

（2）公式：F合＝ma

总结

作业

四、简单应用

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、根据《自然》杂志报道：最新研究显示，身体仅6mm长的昆虫沫蝉，最高跳跃高度可达70cm，这相当于标准身高男性跳过210m高的摩天大楼，其跳跃能力远远超过了人们以前所认为的自然界跳高冠军—跳蚤。当沫蝉起跳时，加速度可达到24000m/s。求它起跳时所承受的地面对它的支持力是其体重的多少倍？

师生共同总结

方法小结：控制变量法、对比研究法等

知识小结：牛顿第二定律的内容及公式

法，要得出科学规律，还需要更进一步

让学生学会用规范的语言表述牛顿第二定律

学生思考回答：F表示合力。

抽部分学生回答问题，通过初步应用加深对牛顿第二定律的理解.

通过总结让学生形成本节知识体系的总体框架.

巩固、应用本节知识

【教学媒体运用】

【教学设计的形成性评价】

通过定律的探求过程，渗透物理学研究方法，是整个物理教学的重要内容和任务。本节内容即为一典型探求过程：运用控制变量、实验归纳的方法研究三个变量的关系。这是人类认识世界的常用方法。所以本节课不只是让学生掌握牛顿第二定律，更应知道定律是如何得

出的。

本节课教学设计的思路是：复习提问，在物体运动状态的改变这一问题上，质量和力分别起什么作用？用什么物理量来描述物体运动状态改变的难易程度？让学生感受加速度与力、质量的关系。然后让学生根据生活中的实例猜想加速度与力和质量的定性关系，在此基础上，进一步引导学生应用控制变量法进行定量探究，让学生经历自己设计实验方案、观察实验现象与记录实验数据、全班合作处理实验数据、分析实验数据得出结论的过程，最后总结出牛顿第二定律的数学表达式。体现新课程以学生为主体的理念。

在探究过程中重视以下因素：1猜想假设、2制定计划与设计实验、3进行实验与收集数据、4分析与论证、5交流与合作。

教学流程

实验：m相同，a与F的关系

开始

通过复习提问引入新课

猜想a与F、m的定性关系

实验探索a与F、m的定量关系

实验方法、实验设计

实验：F相同，a与m的关系

分析数据、得出规律

表达

牛顿第二定律

公式

多媒体展示更精确探究牛顿第二定律的实验仪器的照片

初步应用牛顿第二定律解决简单的实际问题

总结

布置作业

结束