高中物理人教版必修一 4.3 牛顿第二定律 教学设计
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第四章牛顿运动定律第四节牛顿第二定律一、教学目标1、知识与技能:1.理解牛顿第二定律的内容、知道表达式的确切含义.2.知道牛顿第二定律如何简化,如何确定K值。
3.初步学会应用牛顿第二定律进行计算。
2、过程与方法:1.通过对上节课实验结论的总结,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。
2.培养学生的概括能力、分析能力和判断推理能力.3、情感态度与价值观:1.渗透物理学研究方法的教育----实验、归纳、总结.2.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣.二、教材分析1、本节课的地位和作用:(1)牛顿第二定律是动力学的核心规律,是高一教材的重点和中心内容,在高中物理力学部分占有很重要的地位,因而理解牛顿第二定律就显得特别关键。
本节内容是在前一节实验基础上得出加速度和力、质量三者间的关系,然后为解决比例系数而得出力的单位问题,而后再辅之于例题。
这样处理,知识点过渡自然。
一方面,为应用牛顿第二定律打下基础,另一方面体现了知识服务于生活的精神。
(2)与旧教材相比,把实验独立出来了,可以大大缓解本节课的压力;而例题中,加进了方法分析,突出体现了能力的培养。
2、本节课教学重点与难点:重点:牛顿第二定律的特点难点:(1)牛顿第二定律四性的理解及力、速度、速度变化、加速度间的关系(2)正交分解法的灵活应用。
三、教学思路与方法本节课教学思路:1、由学生回忆上节课的探究结论(F、m、a的关系)2、探究结论如何用数学表达式表示a ∝ F/m ,F = kma3、探究最简单的表达式F=ma4、通过各种探究、理解牛顿第二定律5、探究利用牛顿第二定律解决实例的步骤和方法。
本节课的教学方法有:探究、讲授、讨论、练习。
四、教学建议1.在理解牛顿第二定律的确切含义时,要正确处理好学生的一个难点---力、速度、速度的变化量、加速度几者之间的关系;总结归纳出牛顿第二定律的四性(矢量性、瞬时性、因果性、同体性)。
第三节.牛顿第二定律一、三维目标1.物理知识方面的要求:(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学表达式;(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。
2.过程与能力培养目标:以实验为基础,通过观察、测量、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。
培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。
3.方法与情感教育目标:渗透物理学研究方法的教育。
实验采用控制变量的方法对物体的a、F、m三个物理量进行研究;运用列表法处理数据,使学生知道结论是如何得出的;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。
从而体现物理的逻辑美,激发学生学习物理的热情。
二、重点、难点分析1.本节的重点内容是做好演示实验,以及利用多媒体课件演示实验过程、获得数据、得出结论,增强效果。
这样,用实验得到的结论给出牛顿第二定律,顺理成章,说服力强。
同时课堂上还应讲清实验装置、原理并调动部分学生参与以求圆满地完成实验任务,从而激发学生的兴趣以及体会到物理学研究的方法。
2.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关联;牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景,对学生来说是较困难的。
这一难点在本课中可通过定律的辨析和有针对性的巩固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。
三、教具小车、木板、滑轮、钩码、细线、多媒体。
四、主要教学过程Ⅰ、引入新课复习:提问学生,什么是牛顿第一定律?总结:力是改变物体运动状态的原因。
而物体运动状态的改变是物体运动速度发生变化,即加速度不为零。
因而力又是产生加速度的原因,即力的作用是用于产生加速度,而并非用于维持物体的运动。
由牛顿第一定律还可知:一切物体总保持静止或匀速直线运动状态,这种性质叫惯性。
而质量是物体惯性大小的量度,因而加速度跟质量有关。
问题:力是如何产生加速度的?板书:牛顿第二定律引导猜测:①加速度是否与力有关系?有什么关系?②加速度与质量有关系吗?有什么关系?启发学生按如下的思路思考:对于一个物体(使m不变),不受力时加速度为零→受力后加速度不为零→受力越大则加速度越大。
牛顿运动定理的应用教学设计一、设计思想本节是必修1第4章的牛顿第二定律之后的一节应用型习题课,应该充分体现出对牛顿第二定律的应用价值。
学生在掌握牛顿第二定律前提下,结合匀变速直线运动知识,进一步提高学生解题能力,同时突出物理知识在汽车行驶安全中的应用,对学生进行行车行驶中的安全教育。
这节课将设计4个讨论题,要学生研究为什么要保持车距?为什么不要酒后开车?为什么不要超速等问题,结合匀速直线运动和匀变速直线运动规律和牛顿第二定律分析均可得到合理解释。
教学过程中不单应用匀变速直线运动的规律分析问题,解决问题。
更重要的对学生进行了安全教育,形成正确的价值观,人生观。
二、教学目标1. 知识和技能能利用牛顿第二定律解决问题,并通过题目反馈到汽车安全行驶中2. 过程与方法在探究问题的过程中,要培养学生良好的分析问题、处理问题的习惯:3. 情感态度与价值观培养学生尊重实际的态度,树立辨证唯物主义观点,培养学生树立牢固的安全意识,关爱生命。
4.德育目标培养学生严谨认真、实事求是的实验品质,关爱生命。
文明行车三、重点和难点1. 重点:培养学生应用匀变速直线运动规律分析问题、解决问题的能力2. 难点:汽车安全行驶常识。
四、教学过程1. 导入新课学生观看汽车行驶视频,初步了解不安全因素。
老师:同学们刚才观看视频之后?有何感想?学生:惊心动魄,车祸,……..教师:为什么会出现这么惨厉的车祸?学生:超速,酒驾,疲劳驾驶,超载…….老师:你能应用学习过的方法来解释这些因素造成了悲剧的发生吗?好今天我们和大家一起讨论这些问题2. 新课内容讨论一:质量为8⨯103千克的汽车,在水平的公路上沿直线行驶,汽车的牵引力为1.45⨯104N,所受阻力为2.5⨯103N.求:汽车前进时的加速度?学生讨论:首先讨论好的学生上黑板展示,点评。
思考:如果汽车的质量增加,加速度会怎样?讨论二:质量为8⨯103千克的汽车,以 10m/s的速度在水平的公路上沿直线行驶,关闭发动机,在2.0 ⨯103N的制动力下滑行,求:汽车前进时的加速度和滑行的距离?学生讨论:首先讨论好的学生上黑板展示,点评。
3.牛顿第二定律一、知识结构二、教学目标1.理解牛顿第二定律,知道牛顿第二定律表达式的确切含义.2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.3.会用牛顿第二定律的公式进行计算和处理有关问题三、新知全解知识点一牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.2.表达式:(1)比例式:F=kma,式中k是比例系数,F是物体所受的合外力.(2)国际单位制中:F=ma.思考由牛顿第二定律可知无论怎样小的力都可以产生加速度,可是如图所示,小强和小红一起拉车子,无论怎么用力也没拉动,这跟牛顿第二定律矛盾吗?应该怎样解释这个现象?提示:这跟牛顿第二定律不矛盾.物体受多个力作用时,牛顿第二定律中的力F指的是物体所受的合力.牛顿第二定律表达式中F应是物体所受到的合力.如:竖直方向上,小车受到的重力与地面对小车的支持力合力为0,水平方向上小车受到的合力F合=20 N,则小车的加速度由合力20 N来决定,方向沿力F1的方向.知识点二力的单位1.国际单位:牛顿,简称牛,符号为N.一切物体都有惯性B 牛顿第二定律指出物体的加速度与物体所受外力成正比,加速度的方向与合外力的方向一致√C 牛顿第二定律表明外力的作用是物体速度变化的原因,即是产生加速度的原因√D牛顿运动定律只能适用于宏观、低速运动的物体,不能适用于微观高速运动的粒子×【答案】BC训练1(多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是()A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=Fa可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=Fm可知,物体的加速度与其所受合力成正比,与其质量成反比D.由m=Fa可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力求出解析:牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的,与受力无关;作用在物体上的合力,是由和它相互作用的物体作用产生的,与物体的质量和加速度无关;故排除A、B两项,选C、D两项.答案:CD核心二合外力、加速度和速度的关系1.合外力与加速度的关系2.力和运动的关系加速度的方向(或合外力的方向)与运动方向(或速度方向)无关.例2(多选)关于速度、加速度、合力的关系,下列说法正确的是()A.原来静止在光滑水平面上的物体,受到水平推力的瞬间,物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的,但与速度的方向可能相同,也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中,速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小,物体的速度一定变小【解析】由牛顿第二定律可知选项A、B正确;初速度为0的匀加速直线运动中,v、a、F三者的方向相同,选项C正确;合力变小,加速度变小,但速度是变大还是变小取决于加速度与速度的方向关系,选项D错误.【答案】ABC训练2原来做匀加速直线运动的物体,当它的合外力逐渐减小时() A.它的加速度将减小,它的速度也减小B.它的加速度将减小,它的速度在增加C.它的加速度和速度都保持不变D.情况复杂,加速度和速度的变化均无法确定解析:物体原来做匀加速直线运动,所以合外力逐渐减小时,加速度也逐渐减小,而速度仍在增加.答案:B核心三牛顿第二定律的应用1.应用牛顿第二定律解题的一般步骤2.合外力的处理方法(1)矢量合成法当物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求出两个力的合力.(2)正交分解法当物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法求物体所受的合力.例3 如图所示,手拉着小车静止在倾角为30°的光滑斜坡上,已知小车的质量为2.6 kg ,求:(1)绳子对小车的拉力; (2)斜面对小车的支持力;(3)如果绳子突然断开,求小车的加速度大小. 【解析】 (1)小车沿斜面方向受力平衡, F 拉=mg sin 30°=2.6×9.8×12 N =12.74 N. (2)小车垂直斜面方向受力平衡, F N =mg cos 30°=2.6×9.8×32 N≈22.07 N.(3)绳子突然断开,沿斜面方向小车受到的合力为mg sin 30°. 由mg sin 30°=ma 得小车的加速度大小 a =g sin 30°=9.8×12m/s 2=4.9 m/s 2.[拓展] 在[例3]中,如果让小车以加速度2 m/s 2 沿斜面向上运动,则需要的拉力为多大?【解析】 以小车为研究对象受力分析如图所示 . 利用正交分解法,由牛顿第二定律得: F -mg sin 30°=ma 所以,需要的拉力为:F =ma +mg sin 30°=2.6×2 N +2.6×9.8×12 N =17.94 N【答案】 17.94 N 斜面模型中加速度的求解 (1)物体A 加速斜向下滑动a =g(sin α-μcos α) ,方向沿斜面向下(2)物体A减速斜向上滑动a=g(sinα+μcosα) ,方向沿斜面向下(3)物体A减速斜向下滑动a=g(μcosα-sinα),方向沿斜面向上训练3如图所示,质量m=10 kg的物体在水平面上向右运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与此同时物体受到一个水平向左的推力F=20 N的作用,g取10 m/s2,则物体的加速度是()A.0B.4 m/s2,水平向右C.4 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右解析:取向右为正方向,物体受到的摩擦力F f=-μmg=-0.2×10×10 N=-20 N,由牛顿第二定律得F+F f=ma,解得a=-4 m/s2.答案:C方法技巧(1)物体受三个或三个以上的力的作用做匀变速直线运动时往往利用正交分解法解决问题.(2)正交分解的方法是常用的矢量运算方法,其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算.常见的是沿加速度方向和垂直加速度方向建立坐标系.核心四应用牛顿第二定律求解瞬时加速度1.细线(接触面):形变量极小,可以认为不需要形变恢复时间,在瞬时问题中,弹力能瞬时变化.2.弹簧(橡皮绳):形变量大,形变恢复需要较长时间,在瞬时问题中,认为弹力不变.解题思路:(1)分析悬挂A球的细线剪断前A球和B球的受力情况;(2)分析剪断细线瞬间有哪些力发生了变化;(3)分析剪断细线后A球和B球的受力情况;(4)根据牛顿第二定律列方程求解.例4如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止.当突然剪断细绳的瞬间,上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向)()A.a1=g a2=g B.a1=2g a2=0C.a1=-2g a2=0 D.a1=0a2=g【解析】分别以A、B为研究对象,分析剪断前和剪断时的受力.剪断前A、B静止,A球受三个力:绳子的拉力F T、重力mg和弹簧力F,B球受两个力:重力mg 和弹簧弹力F′.A球:F T-mg-F=0B球:F′-mg=0F=F′解得F T=2mg,F=mg.剪断瞬间,A球受两个力,因为绳无弹性,剪断瞬间拉力不存在,而弹簧瞬间形状不可改变,弹力不变.如图,A球受重力mg、弹簧的弹力F,同理B球受重力mg和弹力F′.A球:-mg-F=ma1,B球:F′-mg=ma2,解得a1=-2g,a2=0,故C 正确.【答案】 C训练4[2019·厦门高一检测]如图所示,质量为m的光滑小球A被一轻质弹的单位是国际单位时,比例系数k 才为1,故D 正确,A 、B 、C 错误.答案:D2.如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N ,完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg 的物块.在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10 N ,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8 N ,这时小车运动的加速度大小是( )A .2 m/s 2B .4 m/s 2C .6 m/s 2D .8 m/s 2解析:当弹簧测力计甲的示数变为8 N 时,弹簧测力计乙的示数变为12 N ,这时物块所受的合力为4 N .由牛顿第二定律F =ma 得物块的加速度a =Fm =4 m/s 2,故选项B 正确.答案:B3.(多选)质量为1 kg 的物体受3 N 和4 N 两个共点力的作用,物体的加速度可能是( )A .5 m/s 2B .7 m/s 2C .8 m/s 2D .9 m/s 2解析:当F 1=3 N 和F 2=4 N 的两个力同向时,产生的加速度最大,a max =F 1+F 2m =3+41 m/s 2=7 m/s 2;当F 1与F 2反向时,产生的加速度最小,a min =4-31 m/s 2=1 m/s 2.则a min ≤a ≤a max ,即1 m/s 2≤a ≤7 m/s 2.答案:AB4.一轻弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡时弹簧伸长了4 cm ,再将重物向下拉1 cm ,然后放手,则在释放瞬间重物的加速度是(g 取10 m/s 2)( )A .2.5 m/s 2B .7.5 m/s 2C .10 m/s 2D .12.5 m/s 2解析:弹簧伸长量为4 cm 时,重物处于平衡状态,故mg =k Δx 1;再将重物向下拉1 cm ,则弹簧的伸长量变为Δx 2=5 cm ,在重物被释放瞬间,由牛顿第二定律可得k Δx 2-mg =ma ;由以上两式解得a =2.5 m/s 2,故选项A 正确.答案:A5.如图所示,静止在水平地面上的小黄鸭质量m =20 kg ,受到与水平面夹角为53°的斜向上的拉力,小黄鸭开始沿水平地面运动.若拉力F=100 N,小黄鸭与地面的动摩擦因数为0.2,g=10 m/s2,求:(sin53°=0.8,cos53 °=0.6,g =10 m/s2)(1)把小黄鸭看做质点,作出其受力示意图;(2)地面对小黄鸭的支持力;(3)小黄鸭运动的加速度的大小.解析:(1)如图,小黄鸭受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用.(2)竖直方向有:F sin53°+F N=mg,解得F N=mg-F sin53°=120 N,方向竖直向上.(3)受到的摩擦力为滑动摩擦力,所以F f=μF N=24 N根据牛顿第二定律得:F cos53°-F f=ma,解得a=1.8 m/s2.答案:(1)见解析图(2)120 N,方向竖直向上(3)1.8 m/s26、(2019·成都高一检测)如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,则小球受到细线的拉力F T和斜面的支持力F N分别为(重力加速度为g)()A.F T=m(g sin θ+a cos θ)F N=m(g cos θ-a sin θ)B.F T=m(g cos θ+a sin θ)F N=m(g sin θ-a cos θ)C.F T=m(a cos θ-g sin θ)F N=m(g cos θ+a sin θ)D.F T=m(a sin θ-g cos θ)F N=m(g sin θ+a cos θ)解析:选A.以平行斜面方向为x 轴、垂直斜面方向为y 轴建立坐标系,分解a ,则a x =a cos θ,a y =a sin θ,则x 方向上有F T -mg sin θ=ma x ,解得F T =m (g sin θ+a cos θ),y 方向上有mg cos θ-F N =ma y ,解得F N =m (g cos θ-a sin θ),故A 正确.7、(2019·河南焦作高一测试)如图所示,在倾角θ=30°的光滑斜面上,物块A 、B 质量分别为m 和2m ,物块A静止在轻弹簧上面,物块B 用细线与斜面顶端相连,A 、B 紧挨在一起但A ,B 之间无弹力,已知重力加速度为g ,某时刻将细线剪断,则在细线剪断瞬间,下列说法正确的是( )A .物块B 的加速度为g 2 B .物块A 、B 间的弹力为mg 2C .弹簧的弹力为mg 3D .物块A 的加速度为g 3解析:选D.剪断细绳前,弹簧的弹力:F 弹=mg sin 30°=12mg ,细线剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,F 弹=12mg ,故C 错误; 剪断细线瞬间,对A 、B 系统,加速度a =3mg sin 30°-F 弹3m=13g ,故A 错误,D 正确;对B ,由牛顿第二定律得:2mg sin 30°-N =2ma ,解得:N =13mg ,故B 错误.8、(多选)半圆形光滑圆槽内放一质量为m 的小球,今用外力拉着圆槽在水平面上匀加速运动,稳定后小球位置如图所示,则小球受圆槽的支持力F N 和加速度a 为( )A .F N =32mgB .F N =233mgC .a =12gD .a =33g解析:选BD.小球受力如图,由牛顿第二定律得:F 合=mg ·tan 30°=ma ,a =g tan 30°=33g ,F N=mgcos 30°=233mg.故B、D正确.9、如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N、与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度是多大?解析:(1)水平面光滑时物体的受力情况如图甲所示,由牛顿第二定律有F cos 37°=ma1,解得a1=8 m/s2.甲乙(2)水平面不光滑时,物体的受力情况如图乙所示,F cos 37°-F f=ma2,F′N+F sin 37°=mg,F f=μF′N,解得a2=6 m/s2.答案:(1)8 m/s2(2)6 m/s2。
必修一4.3 牛顿第二定律(教案)一、教材分析教科书将牛顿第二定律的探究试验和公式表达分成了两节内容,目的在于加强试验探究和突出牛顿第二定律在力学的重要地位。
牛顿第二定律的首要价值是确立了力与运动之间的直接关系,即因果关系。
本节内容是在上节实验的基础上,通过分析说明,提出了牛顿第二定律的具体内容表述,得到了牛顿第二定律的数学表达式。
教科书突出了牛顿的单位1牛顿的物理意义,并在最后通过两个例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路。
它们也是学习理解牛顿第二定律的基本组成部分。
二、教学目标(一)知识与技能1.理解牛顿第二定律一般表达的含义2.知道物体运动的加速度方向与合外力方向一致3.会用牛顿第二定律解决一些与生产和生活相关的实际问题。
4.会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题(二)过程与方法1. 掌握课程题解决的思维程序步骤→发现问题→形成→建立→检验→评价发展2.培养学生的创造性思维过程以及的观察、分析和概括能力;(三)情感、态度与价值观1.使学生形成愿意与他人合作学习的意识。
有将自己的见解与他人交流的愿望。
2.培养学生的创造态度、实事求是的科学态度以及勇于修正错误的健康心理、具有团队精神三、教学重点难点重点:牛顿第二定律的应用难点:牛顿运动定律的意义四、学情分析学生已初步掌握物体的运动规律,初步了解物体间的相互作用,知道了力、加速度、质量的关系。
学生潜在的疑问:力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系?说明:学生的这个疑问是打破旧的知识体系的必然要求,同时是构建新的知识体系的重要前提。
五、教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。
六、课前准备1.学生的学习准备:预习学案,预习课本,找出力、加速度、质量到底有没有具体的数量关系?2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
3.教学环境的设计和布置。
七、课时安排:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
牛顿第二定律高中物理教案优秀8篇牛顿第二定律说课稿篇一一、教材分析1、内容与地位本节课是高中新课程实验教材《物理》(共同必修一)第四章第3节的内容,牛顿第二定律是动力学的核心规律,是学习其他动力学规律的基础,是本章的重点内容。
本节通过实验定量分析,得出牛顿第二定律。
教材中使用了三个变量,通过控制变量法,来研究物理规律这是一种非常重要的研究方法,在电容、电阻等内容都会用到此法。
本节内容是本章的重点内容,也是整个力学部分的核心内容,乃至整个高中物理的重点。
根据以上分析,我们知道本节课的教学目的不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容和意义,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中如何控制实验条件和物理变量,如何用数学公式表达物理规律。
让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
2、教学目标根据我对教材的理解、结合学生的实际情况、渗透新课程的教学理念,为提高全体学生的科学素养,按课程标准,以促进全体学生发展为目的。
从知识与技能、过程与方法,情感态度与价值观三个方向培养学生,拟定三个教学目标:知识与技能:(1)能根据实验结果,推出三者间关系,(2)理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式,(3)力的单的定义(4)理解在多个力作用下牛顿第二定律表达式,(5)初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤。
(6)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。
过程与方法:以实验为基础,通过观察、测量、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。
培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。
情感态度价值观:在实验和观察中能培养学生haozuowen 严谨求实的科学态度。
通过课堂的师生交流、生生交流创造良好的学习氛围,增强师生感情,增强班级凝聚力,使学生对物理学科更加热爱。
3、教学的重点和难点学习本课不仅是让让学生正确理解牛顿第二定律,更重视如何通过实验控制变量,根据实验条件启发学生思考,把牛顿第二定律的得出,探索事物的规律,培养学生创造力,作为教学目的之一。
4.3牛顿第二定律课题 4.3牛顿第二定律设计教师授课教师时间课型新授课课时教学目标一、知识与能力1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.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.二、过程与方法1.通过对上节课实验结论的总结,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,体会大师的做法与勇气.2.培养学生的概括能力和分析推理能力.三、情感态度与价值观1.渗透物理学研究方法的教育.2.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.3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣.重点难点重点:1.牛顿第二定律的实验过程;2.牛顿第二定律。
难点:牛顿第二定律的意义。
教法探究、讨论、讲授教具教学过程设计教材处理师生活动[引入新课]首先课前小考,考察运动学公式,复习旧知为这节课做准备。
师:利用多媒体播放上节课做实验的过程,引起学生的回忆,激发学生的兴趣,使学生再一次体会成功的喜悦,迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去.学生观看,讨论上节课的实验过程和实验结果.教学过程设计教材处理师生活动师:通过上一节课的实验,我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系?生:当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比,师:当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?生:当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比.师:当物体所受的力和物体的质量都发生变化时,物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢?二、进行新课一、牛顿第二定律师:通过上一节课的实验,我们再一次证明了: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.师:如何用数学式子把以上的结论表示出来?生:a∝F/m师:如何把以上式子写成等式?生:需要引入比例常数ka=kF/m师:我们可以把上式再变形为F=kma.选取合适的单位,上式可以,简化。
4.3 牛顿第二定律教案一、素质教育目标〔一〕知识教学点1.在实验的基础上得出牛顿第二定律2.掌握公式、物理量的意义3.学习、应用牛顿第二定律应注意的问题〔二〕能力训练点1.演示实验总结牛顿第二定律,从定性到定量,对真理进行再发现,培养学生进行实验研究、总结规律,不断创新的能力.2.掌握实验研究中的控制变量法.〔三〕德育渗透点通过对实验误差处理、控制变量的学习,培养学生尊重事实,实事求是的美德.二、学法引导1.以分组实验的方法,让学生带着问题去研究.2.归纳总结,形成规律性认识.三、重点·难点·疑点及解决办法1.重点成功地完成演示实验,总结出牛顿第二定律.并掌握牛顿第二定律的初步应用.2.难点物理公式在确定物理量的数量关系的同时也确定了物理量的单位关系.3.疑点从牛顿第二定律可知,无论怎么小的力都可以使物体产生加速度,可是当用力推一个停在地面上的较大的物体时,却推不动,这是什么原因呢?这与牛顿第二定律的外延有无矛盾呢?4.解决办法学生分组实验,对实验分析、剖析、讲解例题及用学生讨论等方式加以解决.四、课时安排第1课时基本知识点的讲解第2课时基本习题讲解〔学会基本思路〕做基本练习题第3课时中档习题讲解〔作业有所加深〕如连接体的问题五、教具学具准备带滑轮的长木板假设干、小车假设干、细线、砝码盘、砝码、直尺等,用于演示实验〔说明力质量和加速度之间的关系〕.六、师生互动活动设计1.教师由复习影响物体运动状态改变的因素,导入如何定量分析.2.演示实验,在控制变量的前提下找关系.3.师生共同讨论实验结果,总结归纳形成规律性认识.七、教学过程〔一〕明确目标通过演示实验,总结牛顿第二定律,讲解学习牛顿第二定律应用时的须知,并掌握须知,会应用牛顿第二定律解题.〔二〕整体感知通过实验,得出牛顿第二定律中a ∝F ,a ∝m1,讲解后得出牛顿第二定律F =ma ,在应用牛顿第二定律时应注意力与加速度同时性,三个物理量单位的统一性,加速度与力的矢量性及公式适应于惯性参照系.〔三〕重点、难点的学习及目标完成过程物体的运动状态用什么物理量来描述?物体的运动状态的改变与什么因素有关?与外力和质量有关,怎样的关系呢?那?这节课,我们来研究力,加速度,质量之间有的关系.〔教师〕加速度与力和质量有关,如果力和质量同时变化,我们无发判断是谁影响加速度,它与加速度是怎样的具体关系,怎么样研究一个量和两个量之间的关系?〔学生〕控制变量法〔教师〕我们可以先固定一个量,如固定质量,研究物体加速度和所受力的关系1.加速度和力的关系[实验],在研究加速度和力的关系时,要先排除质量对加速度的影响,为控制变量,同学们桌上的小车,两辆车的质量是相同的,请同学们按我在黑板上画的图〔图3-6〕将实验器材装配好,准备做实验.图3-6[实验1]打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动,小车走过一段距离后关上夹子,让两车停下,用直尺量出两小车走过的位移1s ,2s ,读出砝码盘中两小车所受的力,从数据中精确感受力与位移的数量关系,启发学生得出s =21a 2t 公式,从而推导出在时间t 相同情况下,力与加速度成正比〔强调力只产生加速度,而a 与s 成正比,故借助比较小车位移来比较小车的加速度.〕同学们研究说明,对质量相同的物体来说物体的加速度跟作用在物体上的力成正比,由同学写出1a ∶2a =1F ∶2F 或a ∝F2.加速度和质量的关系[实验]还用前面装置,在砝码盘上放上相同砝码〔提问:为什么这样做?控制变量使力相等〕在一小车上加上砝码,使两小车质量不同,重做上面的实验,测出位移和质量,得出小车通过位移与它们的质量成反比,再根据公式s =21a 2t ,得出加速度与质量成反比,即 1a ∶2a =2m ∶1m3.牛顿第二定律总结上面的结果,得出牛顿第二定律,即物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度方向与力的方向相同.A ∝mF 上述比例式要改写成等式,必须加上比例常数,得F =kma ,选择国际单位制,力的单位用牛顿,质量的单位用千克,加速度单位用米/2秒,那么k =1,上式那么简化为F =ma ,可见,物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量间的单位关系.牛顿这个单位就是通过牛顿第二定律来定义的:是质量为1千克的物体产生1米/秒2加速度的力,叫做1牛顿。
法法教学过程教师活动学生活动设计意图教学设计教学设计教学设计前情回顾:1.牛顿第一定律内容?2.什么物理量是体现物体运动状态的?3.什么物理量是体现速度变化的?4.力与加速度之间有什么关系?PPT展示:1.视频:改装车直线加速赛相关介绍:改装车原地加大油门,目的是给车更大的牵引力,进而达到加速快的目的。
2.图片展示:改装车的内部结构。
提问:为什么这样做?引入上节的实验数据介绍数学函数的方法处理实验数据总结学生结论,得出牛顿第二定律内容,表达式。
并对加速度加以说明例1. 在光滑的水平地面上放一个质量m=2kg的物体,现对该物体施加一个水平外力F=10N,方向水平向右,求物体获得的加速度。
(老师板演,给出完整的解题过程)总结牛顿第二定律的应用步骤学生思考问答学生思考回答学生分析得到结论选2个小组黑板展示实验数据小组讨论,根据实验数据,得出实验结论小组讨论,板演小组讨论,板演通过复习之前知识点,逐步引领学生进入本节内容的学习。
通过实例能更好的让学生体会理解抽象的物理概念,将物理知识联系到学生感兴趣的实际应用中去,有助于提高学生学习物理的热情。
通过例题让学生掌握牛顿第二定律的应用方法及步骤逐渐加深例题难度,让学生渐渐加强对牛顿第二定律的应用能力。
、教学目标1•知识与技能① 在上节课探究的基础上能正确得出牛顿第二定律的数学表达式。
② 能正确理解牛顿第二定律。
③ 学会利用牛顿第二定律解决实际问题的方法。
2. 过程与方法①在上节实验的基础上进一步探究出具体的、 实用的牛顿第二定律的数学表达式,主要使用逻辑推理方法。
②通过对牛顿第二定律的探究, 理解牛顿第二定律及其应用, 体验科学研究的基本规律。
3. 情感态度与价值观使学生体验到逻辑推理的具体过程与方法,体会到逻辑推理是科学研究的一种重要方 法。
二、设计思路在学生已有的实验结论的基础上, 第二定律解决实际问题的方法。
1. 由学生回忆上节课的探究结论(2. 探究结论如何用数学表达式表示3. 探究最简单的表达式 F=ma4. 通过各种实例探究,理解牛顿第二定律5. 探究利用牛顿第二定律解决实例的步骤和方法三、教学方法、难点1. 重点:在实验的基础上得出牛顿第二定律的数学表达式及其应用。
2. 难点:对牛顿第二定律的正确理解。
四、 教学资源 笔记本电脑、投影仪 五、 教学过程第三节牛顿第二定律探究出牛顿第二定律, 理解牛顿第二定律, 应用牛顿F 、m 、a 的关系)Fa —, F=kma m精品文档根据学生的具体解题,引导学生评价解题过程,总结解决物理问题的方法与规范。
利用牛顿第二定律解决物理问题的一般方法。
(板书)①对物体正确受力分析;②确定正方向,(一般有初速以初速,没有初速以加速度方向为正方向)③列牛顿第二定律方程④方程不够,再根据题意列补充方程。
⑤统一各物理量的单位(国际单位)代入方程求解。
3.对牛顿第二定律理解提问①上题中求出的阻力是负值如何理解?是否阻力都是负值?以后把跟确定正方向相反的力如何代入牛顿第二定律计算?加速度的正负如何理解?学生阅题,理解题意,由二位学生上黑板解题,结论都正确。
全体学生评价解题过程的好坏。
学生明确利用牛顿第二定律解决物理问题的方法和步骤。
提问②你认为F=ma中的F是作用在物体上的什么力?在学生回答的基础上进一步设问合力如何求?例2,教科书P8i[例题2]通过学生阅题,教师提出问题,物体受合外力多大?方向如何?物体产生的加速度方向如何?大小多少?如何利用正交分解求合外力?所求结论是否与上述一致?利用正交分解关键是什么?本例题是要学生学会牛顿第二定律的简单应用,主要通过解题明确方法、规范步骤。
《牛顿第二定律》教学设计福建省石狮市石光中学刘一农一、学习任务分析1.教材的地位和作用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。
在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有:“通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系,理解牛顿第二定律。
”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。
2.学习的主要任务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。
3.教学重点和难点重点: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。
二、学习者情况分析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。
三、教学目标分析根据上述对学习任务和学习者情况的分析,确定本节课教学目标如下:1.知识与技能目标①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关,并通过实验探究它们之间的定量关系;②培养学生获取知识和设计实验的能力。
2.过程与方法目标在探究过程中,渗透科学研究方法(控制变量法、实验归纳法、图象法等);3.情感、态度、价值观目标①通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养团队合作精神;②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦,增进学习物理的情感。
四、教材处理与教学策略在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。
第一学时主要的任务是:探究加速度与力、质量的关系;第二学时主要的任务是:建立牛顿第二定律并进行初步的应用。
本节课是第一学时,主要采用以下的教学策略:1.自主学习与合作探究改演示实验为学生分组探究实验。
让学生在自主学习中,通过对认知活动进行自我监控,并及时做出相应的调整。
小组(4~6人一组),小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识,让不同层次的学生都能有所作为,有所收获。
教师的策略是宏观调控整体教学进度,微观放活学生局部学习进程,让学生的学习有组织、有步骤地进行。
2.现代教学手段与启发式在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段,创设物理情景,启发引导学生,帮助学生建立形象直观的认识,调动学生学习的积极性;同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据,能有效地提高学习效率。
五、教学器材教学设备:多媒体教室、课件。
学生分组实验器材(探究包):气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器,滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。
六、教学过程设计(一)创设情景、引入新课视频展示: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、项链等都摘了下来,穿最轻的跑鞋。
这样做的科学道理在哪里?预测学生讨论后得出的结论可能是:___________________________。
质量越小,运动状态越容易改变,也就是说在相同的情况下,物体获得的加速度就越大。
说明通过视频展示创设物理情景,激发学生的学习兴趣,同时渗透德育教育。
(二)提出猜想教师:那么、物体的加速度与哪些因素有关呢?请同学们从生活经验出发提出自己的看法,并举例说明。
(同时教师利用课件提供一些图片,对学生进行启发。
)附图片内容如下:★为何体操,跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小?★从防止发生交通事故的角度考虑,说一说反超载的道理?★F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一,这样做有什么好处?★神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞?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:①与物体受到的外力有关;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:阻力越大,自行车减速的加速度越大。
②与物体受到的外力无关;例如:用大小不一样的力推大石头,推不动,运动状态不变,加速度为零。
③应该是与物体受到的合外力有关;分析如下:用大小不一样的力推大石头,推不动,是因为大石头同时受到摩擦力的作用,受到合外力为零,因此、加速度也为零。
2.与物体质量的关系:与物体的质量有关;例如:人分别用相同的力推自行车和摩托车时,自行车比较容易加速启动,而摩托车则较难。
也就是说在相同的情况下,质量较小的自行车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。
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。
引导学生总结得出猜想:物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。
说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识,但这些认识往往是片面的、不准确的。
因此要让学生充分地表达已有的认识,在这过程中教师利用课件提供一些图片,对学生进行启发,引导他们不断修正自己的观点,从而形成对科学的认识。
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:物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。
说明:让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力,有利于培养学生的逻辑思维能力。
引导学生深入探究:与和的定量关系。
(三)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、的定量关系呢?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、三者之间存在的关系。
教师在确定研究方法后,简单地介绍“控制变量法”。
说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。
如果学生回答有误,教师启发学生回忆:研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。
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要地写在纸上)。
教师巡视给予必要的指导。
选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案(用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来),让全班同学进行交流。
大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。
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,测出小桶的质量与小桶中砝码,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,由计算出小车的加速度。
方案二:以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、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,再通过公式算出滑块的加速度。
说明:①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,启发引导学生形成较为完善的实验方案。
②同时应注意有些学生可能有别的方案,要鼓励和认真对待,在课堂时间不足的情况下,可在课外指导学生去探究。
③在设计测拉力的方法时,教师要告诉学生:把小桶与小桶中砝码的总重力当作研究对象受到的拉力、这是有条件的,即<<。
同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。
④在实验中,只需测出小桶的质量,然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力,这可以节约测量砝码所需的时间。
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、、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动算出合外力;Ⅱ.自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,让学生分析与、与的定量关系。
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。
(四)回顾总结深化认识学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法,归纳总结这节课的知识要点,提出自己在学习中存在的疑问。
教师答疑,深化知识。
七、教学流程图:附:图中符号说明八、本设计主要特点:本节课教学设计注重学生学习过程的亲身体验,体现了“做中学”和“关注学生能力发展”的教学思想。
其主要特点是:1.本节课把牛顿第二定律分为两个课时,改演示实验为学生分组探究实验,让学生有较充分的时间进行实验探究,有利于培养学生的能力。
2.利用CAI课件和网络来处理实验数据,能节约时间,提高学习效率;同时在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段,创设物理情景,启发引导学生,帮助学生建立形象直观的认识,有利于调动学生学习的积极性。