3. 牛顿第二定律教学设计和教学实录

教学设计方案

课题名称：牛顿第二定律

姓名：

学科年级：

屈忠

高一物理

工作单位：

教材版本：

温江二中

教科版

一、教学内容分析（简要说明课题来源、学习内容、知识结构图以及学习内容的重要性）

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。

二、教学目标（从学段课程标准中找到要求，并具体化为本节课的具体要求，明晰（学生懂）、具体、可操作、可以依据练习测试题）重点及难点（说明本课题的重难点）

知识目标：

1.知道得到牛顿第二定律的实验过程

2.理解加速度与力和质量间的关系

3.理解牛顿第二定律的内容；知道定律的确切含义

4.能运用牛顿第二定律解答有关问题

能力目标：培养学生的实验能力、分析能力、解决问题的能力

德育目标：使学生知道物理学中研究问题时常用的一种方法——控制变量法

教学重点：①知道决定物体加速度的因素。

②加速度与力和质量的关系的探究过程。

教学难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

三、学习者特征分析（学生对预备知识的掌握了解情况，学生在新课的学习方法的掌握情况，如何设计预习）

在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动；具备一定的计算机操作能力，会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。

教材在用实验研究a、F、m三者变化关系时，为简化研究，首先只研究受单个力作用的情况，然后运用了前面力的合成的知识来解决受多个力的情况，并把初中及高中前面所学的物体处于平衡状态归为牛顿第二定律的特殊情况，这样做让学生进一步加深对力的合成的等效性的理解，知识更加系统化，有利于学生系统地把握牛顿第二定律。

本节的重点是理解并运用牛顿第二定律，难点是定律的物理内涵。

应当指出的是，本节实验是小车放在光滑的木板上做这个实验，大家知道光滑的水平面是不可能找到的，故在实际的实验中，我们采用倾斜平面以平衡小车所受木板的摩擦力来做实验，而在实验过程中老师没有让学生分析如何去平衡摩擦力，只是做适当的说明，有效地降低了本节的难度，待学生有了一定的基础后，然后再回过头来理解为什么此处要用倾斜的平面，进一步巩固了对牛顿第二定律得出的科学思想和科学研究方法。为了教学目标的更好实现，设计采取观察归纳、实验探索、提出问题、讨论问题、解决问题的方式，把主动权交给学生，使学生主动参与到课堂中来。并鼓励学生从各个不同的角度发现问题、提出问题，培养学生的创新精神。

四、教学过程（设计本课的学习环节，明确各环节的子目标，画出流程图）

五、教学策略选择与信息技术融合的设计（针对学习流程的设计的各流程，

设计教与学的方式的变革，配置学习资源和数字化工具，设计信息技术融合点）

教师活动

视频展示：刘翔在雅典奥运会夺金的情景。

教师：在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项预设学生活动

预测学生讨论后得出的结论设计意图

说明通过视频可能是：

_________________。

展示创设物理情景，质量越小，运动状态越容易改激发学生的学习兴变，也就是说在相同的情况下，物趣，同时渗透德育教育。

链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。体获得的加速度就越大。

这样做的科学道理在哪里？

预测学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）

1．与物体受到的外力的关系：

教师：那么、物体的加速度

①与物体受到的外力有关；与哪些因素有关呢？请同学们从例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：生活经验出发提出自己的看法，阻力越大，自行车减速的加速度越并举例说明。（同时教师利用课件大。

②与物体受到的外力无关；提供一些图片，对学生进行启例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速发。）

附图片内容如下：

度为零。

★为何体操，跳水运动员的

③应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样身材都比较苗条、瘦小？

的力推大石头，推不动，是因为大★从防止发生交通事故的角石头同时受到摩擦力的作用，受到因此、加速度也为零。

度考虑，说一说反超载的道理？

合外力为零，

……

★F1方程式赛车的质量只有

2．与物体质量的关系：

一般小轿车质量的三分之一，这

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩样做有什么好处？

托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在★神舟五号飞船返回仓返回相同的情况下，质量较小的自行车时为何要打开降落伞？

获得的加速度就较大。

……

3．与物体运动的速度的关系：

①与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

引导学生总结得出猜想：物体的加速度合外力身的质量只与它所受和物体本有关。

引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度它所受合外力物体本身的质量有关。

引导学生深入探究：与和只与和的定量关系。

②与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式可知，加速度与速度的大小无关。

预测学生的分析可能如下：

分两步进行研究：

①保持研究对象的质量一定时，研究加速度和合外力的教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

探究a与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究与定量关系呢？

、的关系；②保持研究对象受到的合外力一定时，研究加速度和质量

的关系。

然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出与系。

预测学生设计的实验方案可能是：

方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量出小桶的质量与小桶中砝码，测，、三者之间存在的关

在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简把小桶与小桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力，从打点计时器打出的纸带上测量并算出，由计算出小车要地写在纸上）。教师巡视给予必的加速度。 引导学生形成较为

方案二：以气垫导轨、气源、要的指导。

两个光电门、数字计时器、滑块、完善的实验方案。

滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、

天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量

，把小桶与小桶中砝码的总重力当作滑块受到的拉力，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度、，以及这一过程所用的时间t，再通过公式出滑块的加速度 。

算

3．进行实验探究和数据处理

①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

师生共同确定用“方案二”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

说明“方案二”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。

②介绍并演示CAI课件的功能

Ⅰ．数据计算：将测出、Ⅰ．数据计算：将测出、、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度，将输入计算机后将自；Ⅱ．自动描点动算出合外力、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度，将连线制图的功能；Ⅲ．通过网络可达到数据共享。

③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输师生共同得出入计算机（使用移动PC并接入校结论：与成正园网）。

比、与成反比。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④调用多组学生的实验数据，与、与的定输入计算机让学生分析；Ⅱ．自量关系。

后将自动算出合外力动描点连线制图的功能；Ⅲ．通过网络可达到数据共享。

③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接

初步得出：与F成正比，与成反比（与1/成正比）。

⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。

入校园网）。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④调用多组学生的实验数据，让学生分析的定量关系。

初步得出：与F成正比，与成反比（与1/成正比）。

⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。

师生共同得出结论：与与、与

师生共同得出结论：成正比、与成反比。

与

成正比、与成反比。

说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中与的关系可转变为与1/的关系来做图。

六、教学评价设计（创建量规，向学生展示他们将被如何评价（来自教师和小组其他成员的评价）。也可以创建一个自我评价表，这样学生可以用它对自己的学习进行评价）

姓名

自我评价

小组评价

老师评价

总评

七、教学板书（本节课的教学学板书）

板书设计

一、研究方案：利用实验。

二、研究过程：

控制变量法

1.

m一定时，a与F的关系。aF

aaF2.

一定时，与m的关系。1/m

三、牛顿第二定律

1. 内容：

A、文字表述：

aF/mFmaB、数学公式

C、力的单位“牛”的定义：1N=1kg.m/s

2.理解：矢量性和瞬时性

四、应用

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