高中物理人教版第四章牛顿运动定律3牛顿第二定律【省一等奖】

《牛顿第二定律》教学设计教材分析（人教版高一物理必修1第四章第三节：牛顿第二定律）牛顿运动定律揭示了物体运动和物体受到的外力的关系，运动和力的关系是自然界中反映物体机械运动的普遍规律之一，也是中学物理内容中重要的规律之一。它是整个中学物理内容的基础。本课例尝试运用任务驱动教学方式，将现代教育技术与物理课教学有机整合，充分调动学生探究学习的主动性，培养学生应用现代信息技术探究和处理物理问题的能力。教学目标

1、知识目标（1）学习用控制变量法定量分析a、F、m三者间的关系，理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式（2）能通过实验探究，采集、整理相关数据。（3）能较熟练的应用计算机处理分析试验数据，得到实验结论，完成实验报告。2、能力目标

通过本实验，培养学生观察试验现象、采集实验数据、提出和解决物理问题的能力；掌握实验操作方法及应用Excel软件快速计算实验数据，绘制相关数据的图像，对实验数据进行分析、归纳总结的能力；应用PowerPoint软件制作实验结果演示报告，现场演示交流的能力；应用Word软件完成规范的实验研究报告，培养良好的书面表达能力。3、情感目标

培养学生严谨、求实的科学态度，严密、有序的思维习惯。通过课堂师生交流、生生交流创造良好的学习氛围，增强同学之间的协作，激发学生的学习兴趣。重点和难点1、重点：通过实验探究分析总结得出牛顿第二定律的基本内容2、难点：利用计算机对实验数据处理分析，完成实验报告教学方法：试验探究、信息技术与物理教学整合实验分组：每班分两大组，每大组分A、B、C、D、E、F六个小组（每组6—10人），A、B、C组做实验探究一（图1），D、E、F组做实验探究二（图2）教学用具：小车，砝码，小桶，砝码，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。（3套）；气垫导轨（3套）、托盘天平及砝码等；网络教室教学程序设计一、复习准备、引入新课1、回顾第三章第二节内容，定性得到a既与F有关，也与m有关：=1\*GB3①力是物体产生加速度的原因，根据牛顿第一定律，物体运动状态发生变化是因为有外力迫使它改变运动状态。=2\*GB3②在外力相同的情况下，质量不同的物体，运动状态改变的难易程度不同。质量大的物体，运动状态难改变，惯性大；质量小的物体，运动状态易改变，惯性小。所以质量是物体惯性大小的量度。2、问题：a、F、m三者间到底有什么定量关系？引导学生大胆猜想，提高学生的参与意识与学习兴趣。二、研究方法——控制变量法先研究在质量不变的条件下，讨论作用力和加速度的关系；再研究在作用力不变的条件下，讨论质量和加速度的关系。实验条件：在砝码质量远远小于小车质量的条件下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力。三、探究方案打点计时器纸带小车图1光滑木板1、实验打点计时器纸带小车图1光滑木板小桶2、实验探究装置二（图2）小桶图2小桶图2小桶光电门滑块挡光板进气口加重块光电门四、实验原理1.如图1，2所示装置，保持小车（滑块）质量M不变，改变小桶内砝码的质量m，从而改变细线对小车（滑块）的牵引力F(当m<<M时，F=mg近似成立)，测出小车（滑块）的对应加速度a，由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，分析加速度与外力的关系。2、保持小桶和砝码的质量不变（不变），在小车（滑块）上加减砝码，改变小车（滑块）的质量M，测出小车（滑块）的对应加速度a，由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系图线，分析加速度与质量的关系。五、实验内容（一）A、B、C组实验实验器材小车，砝码，小桶，砝码，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺(3套)。实验步骤1、用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和M’，把数据记录下来。2、按如图1装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）4、在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砝码，把砝码和砝码的质量m和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。5、保持小车的质量不变，改变砝码的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。并做好记录（表一）。6、保持砝码和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录（表二）。表一：小车质量不变时，小车的加速度与作用在小车上的力的关系探究小车质量克,(单位：厘米、克、秒)纸带编号小桶质量砝码质量作用力（）位移位移差加速度加速度平均值123475结论：。表二：作用力F不变时，小车产生的加速度与小车的总质量的关系探究小桶质量克，砝码质量克，克·厘米/秒2(单位：厘米、克、秒)纸带编号小车质量加重物质量小车总质量质量倒数位移位移差加速度加速度平均值12345结论：。注意事项1、砝码和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的。2、在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。（二）D、E组实验实验器材气垫导轨、托盘天平及砝码等（2套）。实验步骤1、按如图2所示在水平桌面上放置实验装置。2、调整水平①安置两光电门之间的距离在40—80cm，在滑块上装实验所需10cm遮光片，选用相应的毫秒档。②打开气源给导轨供气，使滑块运动，分别记下通过两光电门的时间t1和t2。如果t1，t2不等，则可反复调节支脚上旋钮，直至t1和t2的相对误差<2％，即可认为导轨已调水平。3、用天平分别称出滑行器总质量（包括加重块，挡光片），小桶及砝码质量。即作用力4、将滑块放置在滑轨上，把细线系在滑块上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源气源给导轨供气，数字计时器置零，在拉力作用下滑行器开始运动，迅速记录滑行器经A、B两光电门后所显示的时间、。5、改变拉力的大小按步骤3、4再做5次实验，并做好记录（表三）。6、保持砝码和小桶的质量不变，在滑块上加放加重块，改变滑块质量，重复上面的实验，并做好记录（表四）。表三：滑块质量不变时，滑块的加速度与作用在滑块上的力的关系探究滑块质量克，光电门间距离厘米，挡光片长度厘米(单位：厘米、克、秒)试验次数小桶总质量作用力实验值值误差（）（）123456结论：。表四：作用力F不变时，小车产生的加速度与小车的总质量的关系探究作用力克·厘米/秒2，光电门间距离厘米，挡光片长度厘米(单位：厘米、克、秒)试验次数滑块质量质量倒数实验值值误差（）（）123456结论：。六、数据处理1、在Excel软件中建立（或打开附表）工作表（表一，三），输入数据，计算相关数值，并用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砝码和桶的总重力(M'+m')g，根据实验结果绘制散点图，分析a、F的相关性.若图线为一条过原点的直线，就说明了研究对象质量不变时其加速度与它所受的作用力成正比。2、在Excel软件中建立（或打开附表）工作表（表二，四），输入数据计算相关数值，并用纵坐标表示加速度a，横坐标表示研究对象总质量的倒数，根据实验结果绘制散点图，分析a、的相关性。若图线为一条过原点的直线，就说明研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。七、实验结论1、由表一、三数据及图像分析得：小车的质量不变时，小车产生的加速度与作用在小车上的力成正比，即，且的方向与的方向相同；由表二、四数据及图像分析得：作用于小车的力F不变时，滑块产生的加速度与滑块的总质量成反比，即。实验小结：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同。即，或。2、力的单位的规定：若规定，使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N。则公式中的。3、牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同。数学表达式为：。八、作业交流1、用PowerPoint软件制作2—3张演示文稿，由各小组组长简明扼要地汇报实验结果，在各小组间交流。2、用Word完成规范的实验研究报告。要求A4纸型，小四字号，格式规范，数据准确，图表清晰，结论正确。3、各小组互相交流、讨论实验结果，简单分析实验误差及形成原因，由各小组组长负责形成书面报告。4、所有作业上传到校园网《公共信息文档》栏目《高一物理实验报告》文件夹。个人文件夹名称格式为：高一x班x组xxx。例：高一11班A组王小妹。教学说明1、实验目标牛顿第二定律的教学是整个力学的重点和难点，从知识体系的构建及学生的认知规律来说，这节课的重点应首先让学生猜想，根据猜想设计实验方案，再通过实验探究获得数据，最后运用计算机定量分析，得出结论。本节课的目的是培养学生的创新意识和动手能力，运用计算机处理数据的能力，同时渗透研究物理问题的科学方法。2实验设计原则以学生为主体，教师为主导，在课堂教学中，最大限度的发挥学生的主观能动性，让他们针对问题提出正确的解决方案，并通过实际操作获得科学的结论。在能力的培养上，力图使学生理解科学研究的一般方法(如控制变量法)，并将信息技术的运用与物理教学相结合，让学生借助计算机迅速、快捷地完成实验分析，以提高他们在信息化社会大背