3. 牛顿第二定律设计意图

《牛顿运动定律》教学设计

基本

信息

课题名称

执教者

所属教材目录

《牛顿运动定律》

鄠邑区第八中学 李航

必修一第四章第三节

课时

1课时

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——加速度与教材分析

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。

牛顿第二定律是通过实验归纳总结出的规律，它反映了加速度跟合外力、质量的定量关系。牛顿第二定律的数学表达式简单完美，记住并不难。但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系，牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景，对学生学情分析

来说是较困难的。这一难点在本课中可以通过定律的辨析和有针对性的练习加以深化和突破，另外，还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解。学生很难明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解各物理量和公式的内涵和外延，避免重公式、轻文字的现象。数学语言可以简明地表达物理规律，使其形式完善、便于记忆，但它不能替代文字表述，更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况。学生常常会将活的规律变为死的公式。

(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；

知识与技能

(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系。

(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

(4)会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算

教学目标

过程与方法

情感态度与价值观

教学重难点

难点

牛顿运动定律的意义

重点

(1) 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。

(2)培养学生的概括能力和分析推理能力。

（1）培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度。

（2）培养学生团结协作的科学精神，感受物理学科研究的方法和意义。

牛顿第二定律的应用

1

设计理念与教学思路

本节课是本章的重点，也是难点。牛顿第二定律以实验为基础，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。通过实验培养学生的概括能力和分析推理能力。教学过程中渗透物理学研究方法的教育，让学生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。

这是一节概念课，主要是以讲授为主，重点讲解牛顿第二定律的意义及其应用。

教学过程

教学环节

教师活动

学生

活动

设计

意图

【复习引入】：

通过上节课的学习，我们知道

（1）当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受力成正比。用数学式子表示就是：a∝F 引入

（2）当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成反比。用数学式子表示就是：a∝1/m 通过上节课的学习，我们知道了加速度与力和质量的定性关系，那么它们之间的定量关系如何，引入新课。

学生回顾前面学到的知识

学生带着问题学习新课，激发了学生的学习热情

一、牛顿第二定律

【板书】：牛顿第二定律

1.内容：物体的加速度跟

作用力

成正比，跟

质量

成反比，加速度的方向跟

作用力

方向相同。

新课2.比例式： a∝ F/m 或者 F∝ma ，也可以写成等式： F=kma 。

3.力的单位：式中k是比例系数，它的选取与公式中物理量单教学

位的选取有关。当时还没有力的单位，为了使用方便，k取1时，能使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力定义为“1个单位的力”，为纪念牛顿，把该单位称为“牛顿”，用符号N表示，即21N=1kg·m/s。此时，牛顿第二定律的数学表达式为：F= ma 。

学生自主阅读课本内容，并在老师的引导下得出让学生牛顿第自主探二定律究

的内容，通过讨论强调表达式中k=1的条件。

新课二：对牛顿第二定律的理解

2

教学

问题1、牛顿第二定律中指出加速度与力成正比，能否说成力与加速度成正比，为什么？

回答：力是产生加速度的原因

问题2、从牛顿第二定律的内容分析, F、m 、 a是对于几个物体而言的? 回答：同一物体

问题3、一质量为m的物体静止在光滑水平面上, 试讨论回答以下问题？ （1）某一时刻静止物体受水平向右的恒力F，此时物体的加速度大小为多少？方向怎样？此时速度大小为多少？

回答：F/m 水平向右 0 （2）进过一段时间，物体速度为v此时撤去力F，对物体施加一方向向左的恒力3F ，此时物体的加速度大小多少？方向怎样？此时速度大小方向又是怎样？

回答：3F/m 水平向左 v 水平向右 （3）第（2）问中如果不撤去F，对物体再施加一个方向向左的恒力 3F ，此时物体的加速度大小多少？方向怎样？

回答： 2F/m 水平向左

学生共同讨论并回答问题

自主探究

教师提问：在第3问中，还可以用什么方法求加速度 a的大小？

教师提示：我们可以求出物体受到的每个力的加速度，再求加速的矢量和。

力的独立性原理：物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。物体的合加速度等于各个分力分别产生的加速度的矢量和。

新课教师总结：对牛顿第二定律的理解

（1）因果性：有合力就有加速度，即力是产生加速度的原因。

教学

（2）同体性:F、m、a 是对于同一个物体而言的

（3）瞬时性：当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，同时产生、同时变化、同时消失。

（4）矢量性：F=ma是一个矢量式，加速度a与合外力F都是矢量，物体加速度的方向总与合外力的方向相同。

（5）独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果

3

学生共同探究并讨论

理解要点

三、运用牛顿定律解决问题

一、小试牛刀：

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？

回答：没有矛盾，由公式F合=ma看，F合为合外力，无论怎样小的力（F≠0）都可以使物体产生加速度，这个力应是合外力。现用力提一很重的物体时，物体仍静止，说明合外力为零。由受力分析可知F提+F支-mg=0。

2、质量不同的物体，所受的重力不一样，它们自由下落时加速度却是一样的。你怎样解释？

回答：如果物体只受重力G=mg的作用，则由牛顿第二定律知物体的加速度为：

学生探究讨论，回答问题

应用讨论

Gmgagmmm

F合即重力是使物体产生重力加速度g的原因，各地的g值略有差异，通常取g=9.8m/s2。

新课二、解决实际问题：

教学

课本例题一：某质量为1100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。

解题过程见课本

总结：用牛顿第二定律解题的一般步骤

1、确定研究对象。

2、分析物体受力情况和运动情况，画出研究对象的受力示意学生归图。

纳

3、选取正方向或建立坐标系，通常以加速度方向为正方向。

4、求合力

5、根据牛顿第二定律列方程求解，必要时进行检验或讨论。

新课教学

四、课堂练习：见导学案

培养学生归纳总结能力

1、牛顿第二定律内容：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方向相同。

2、牛顿第二定律数学表达式：

F合=ma 课堂小结

3、对牛顿第二定律的理解：

（1）因果关系：有合力就有加速度，即力是产生加速度的原因。

（2）同体性:F、m、a

是对于同一个物体而言的

（3）瞬时性：F 和a 时刻对应：同时产生、同时消失、

同时变化

（4）矢量性：a 的方向与F 的方向一定相同

（5）独立性：每个力各自独立地使物体产生

一个加速度

【说明】：

4

力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。

布置作业

课后问题与练习：p78页第2、3题

4.3牛顿第二定律

1、内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比。加速度的方向跟作用力方向相同。

2、数学表达式：F合= ma 3、对牛顿第二定律的理解

板书（1）因果关

设计

（2）同体性

（3）瞬时性

（4）矢量性

（5）独立性

4、对牛顿第二定律的应用

牛顿第二定律是本章的重点，也是一个难点内容。它实际上也是整个力学的重点内教学反思

容，所以能否正确掌握这一定律对今后学习的影响至关重要。因此，必须给予足够的重视，教材为降低难点，安排了第二节作了铺垫。同时，在实验上由定量讨论得的结论，改为定性研究得到结论，这样做实验上虽然降低了要求，但却造成了得出定律表达式的难点，因此，教学中必须设法突破这一难点，这是教学成功的关键

5

《牛顿第二定律》教学设计

鄠邑区第八中学

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