牛顿第二定律_教学设计

1、牛顿第二定律一、教材分析前面章节介绍了力、位移、速度、加速度以及运动学的相关知识，但是没有对它们之间的关系进行深究。本节内容牛顿第二定律，从定性、定量这两个方面探究物体加速度与自身质量和所受作用力之间的关系，它是连接运动的结果与运动原因“力”的桥梁，是学习其他动力学知识的基础。本节让学生了解牛顿第二定律在工农业生产，交通运输、航天航空、军事技术、日常生活中的广泛应用。体现了新课程“从物理走向社会”的理念，培养学生观察、分析、概括的能力，培养学生热爱生活、热爱科学的态度。二、学情分析本节课的教学对象是高中一年级的学生，学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念，学习了牛顿第一定律，知道力是改变物

2、体运动状态的原因、质量是惯性大小的量度，能分析物体的受力情况；高一学生已具有一定观察实验、分析解决问题的逻辑思维能力，能运用运动学实验探究运动性质，熟悉实验研究的控制变量法和比较法，而且对未知新事物有较强的探究欲望。所以，在教学过程中，通过创设物理情境，以观察生活现象和实验探究为基础，逐步引导学生深刻理解加速度和力、质量的关系，实现知识的意义建构是可行的。三、设计思想 通过观察分析生活实例，创设情境，引导学生得出加速度与力、质量的定性关系，进而猜想它们之间的定量关系，并引出科学探究方法控制变量法进行探究；通过教师引导学生利用已有经验和知识，积极思考、设计出实验方案，从而突破难点；通过演示实验，

3、能够科学、准确地揭示出加速度与力、质量的定量关系，再现知识的形成过程，使学生能深刻地理解定律，实现知识的意义建构，从而达到突出重点、突破难点的效果。四、教学目标分析1、知识与技能 学会运用控制变量法探究a与f、m之间的关系。 理解牛顿第二定律的内容及数学表达式，知道力的国际单位制定义，能运用定律解决实际问题。 培养学生运用知识分析问题、归纳总结以及科学探究的能力。2、过程与方法 探究过程中渗透科学的研究方法（控制变量法、实验比较法）。3、情感、态度与价值观 通过师生之间的交流与协作探究，培养学生积极参与的意识。 学生感悟物理学科学的研究方法，形成严谨的、实事求是的科学态度，体会物理学规律的简单

4、美。五、教学重点、难点重点：通过实验探究，深刻理解牛顿第二定律，并学会简单运用。难点：运用控制变量法进行实验方案的设计与选择；实验比较法探究加速度与力和质量之间的比例关系。 六、教法、学法教法：高一学生应该具备的五种能力：即理解、推理、综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及实践能力。在整个的教学活动中，以学生为主体、教师主导、师生合作交流的方式组织教学。通过再现生活情景，搭建问题支架来引导学生由生活经验出发，发现问题，运用已学知识设计方案并解决问题的情境教学法和实验探究法相结合，教师在其中起到评估调控的作用。在实验中，教师介绍实验装置，并指导学生自主探究a与m、f之间的关系，进而引导学

5、生得出牛顿第二定律。学法：学生通过教师指导，合作学习后，能自主地进行探究活动，亲历知识的发生、发展过程。感悟科学探究精神，掌握科学研究方法 ，逐步分析归纳出加速度与力、质量之间的关系，实现知识的意义建构。七、教学准备多媒体课件，牛顿第二定律演示器，砝码（一盒），细绳，天平分析现象得出a与m有关。视频播放飞机、赛车同时启动提出问题：a与f、m有怎样的关系？环节一创设情境，引入新课开 始视频播放1、神舟七号火箭升空2、战斗机在航空母舰短距离起飞。激发学生的学习兴趣。火箭、战斗机起飞过程分析现象得出a与f有关。环节三回归生活，拓展应用视频播放1、大小车同时启动2、大小车同速制动分析现象得出m越大，a

6、越小。究回答视频播放赛车加速过程分析现象得出f越大，a越大。提出问题：a与f、m有怎样的定量关系？环节二合作探究，建构新知学生讨论图片视频播放战斗机卸载副油箱设置问题学生课外探究教师介绍实验装置及其原理学生自主探究a与f、m的关系究回答师生合作，设计实验方案:控制变量法、实验比较法学生分析实验数据，得出实验结论。教师归纳、讲解定律结 束八、教学流程图九、教学程序教学程序教师活动学生活动设计意图环节一创设情境引入新课（大约35分钟）【播放视频】神舟七号火箭升空、战斗机在航空母舰上起飞。问题1 将火箭送入太空为什么要用巨大的推力？问题2战斗机在航空母舰上为什么能短距离起飞？【教师总结】火箭、战斗机

7、在巨大推力下速度迅速增大，运动状态发生变化，即速度发生了变化，有加速度产生。问题 这说明加速度大小与什么因素有关？【播放视频】f1赛车和飞机同时启动。问题 f1赛车比飞机启动快，这说明加速度大小还与什么因素有关？【过渡】那么加速度与物体受力、质量到底有什么关系，今天我们就来探究一下。【观看视频】【学生回答】得到很大的速度。【学生回答】靠强大的推力。【学生回答】与物体所受的作用力有关。【学生回答】与物体的质量有关。播放直观、震撼的视频材料，激发学生学习兴趣，使学生认识生活与物理的联系。引导学生将加速度与物体的受力、物体的质量联系起来。环节二合作学习建构新知（大约25分钟）1创设情境，定性研究【播

8、放视频】同一辆车加大油门的运动过程。【教师提问】加大油门后，速度变化明显变快？这说明什么？【播放视频】大小车同时启动，同速制动。【教师提问】小车启动快，制动快，这又说明什么？【教师归纳】作用力越大，加速度越大。质量越小，加速度越大；【学生观看】【学生回答】牵引力越大，加速度越大。【学生观看】【学生回答】说明物体质量越大，加速度越小。联系生活，通过分析实例，启发学生思考影响加速度大小的因素，引导学生概括出加速度与物体的受力、质量之间的定性关系。2.教师引导，设计实验【过渡】我们已经定性地研究了a与f和m的关系，那么，它们之间有怎样的定量关系呢？我们一起来探究一下。【教师提示】加速度大小同时与作用

9、力和质量有关，如果作用力和质量同时变化，就不知道是哪个因素影响了加速度。这时就要控制其中一个变量不变，改变另一个变量来进行研究，即“控制变量法”。问题 在探究a与f和m的关系时，我们该怎样利用控制变量法呢？【学生回答】保持作用力不变，改变物体的质量；保持质量不变，改变作用力的大小，再分别比较加速度的大小。引导学生思考探究加速度与力、质量的定量关系的方法控制变量法；培养学生运用已有知识解决新问题的能力，提高学生的科学素养。【过渡】既然是定量的探究，我们就要找出在质量或作用力改变时，加速度是怎样变化的。问题1 a、f、m中，f怎样测量与提供，m又该怎么测量？加速度又该怎么求呢？问题2 还有没有其他

10、方法测加速度呢？大家想想能不能用运动学的知识来解决这个问题。【教师引导】位移s可测，如果我使初速度为零，并控制运动时间相同，此时的加速度该怎样得到呢？【教师提示】只要比较两个初速度为零的物体在相同时间的位移，就知道它们的加速度的关系，所以可以用这样的实验方法来探究加速度与力和质量之间的定量关系。【学生回答】外力可以挂上重物，用弹簧测力计测量，质量可以用天平测量，加速度可用打点计时器或是频闪照片。【学生回答】vt = v0 + a t s = vo t +a t2vt2v02 = 2as【学生回答】s = a t2；位移之比就是加速度之比。通过引导学生回顾旧知，合作探讨运用控制变量法研究加速度与

11、受力和质量的实验设计，这不仅简洁直观，有利于突破教学的难点，更有利于拓展学生的思维，让学生掌握和运用科学的探究方法，促进学生创造性地解决实际问题的能力发展。3. 变量控制，实验探究【教师讲解】实验原理图以及实验装置、测量方法等。【教师提问】由实验数据，比较一下两小车所受的作用力、位移，你能得出什么结论？这说明加速度与力有何关系？【教师提问】由实验数据，比较一下两个小车的质量、位移，你得出什么结论？这说明加速度与质量有何关系？【实验1】测量大小两小车的质量，先用两个相同质量的小车，分别加不同个数的砝码施加作用力，小车最初静止与导轨零刻度，使两小车向前运动一段距离后制动，测量两小车的位移，填入表中

12、，改变砝码质量，多次实验。小车1小车2mfs【学生归纳】当质量一定时，加速度大小与作用力成正比，即af。【实验2】保持提供作用力的砝码质量相同，在其中一个小车上加砝码，进行实验，并记录数据，填入下表。小车1小车2mfs【学生回答】小车2与小车1所加砝码后质量之比等于它们的位移之反比；说明作用力一定时，加速度大小与质量成反比。即教师指导实验，通过学生控制变量和实验数据处理，得出实验结论，不仅突出了教学重点，而且有利于促进学生分析、归纳、利用数学知识解决物理问题的能力，发展学生的严谨的逻辑思维能力，更重要的是学生经历知识的探究过程，体验探究的乐趣，感悟科学精神，在主动实现知识的意义建构中，达到情感

13、态度价值观的升华。4. 分析归纳，揭示规律【教师总结】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牛顿第二定律。【教师提问】加速度的方向是怎样的？【教师讲解】加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同，写成数学表达式是：也可以写成：f=kma【教师讲解】在国际单位制中，力的单位是牛顿。使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1n，1n=1kgm/s2。此时k=1，公式化简为：f=ma当物体受多个力作用时公式写为：f合=ma即：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质量跟合力的方向相同。说明：1、矢量性：a的方向始终与引起此a的外力方向一致。2、同时性：a和f同时存在。 3、同物性：a和f合必对应同一物