牛顿第二定律教学设计-比赛专用

《牛顿第二定律》教学设计凌晨物电学院2012级物理学教材内容分析教材的地位和作用牛顿第二定律将力学和运动学有机地结合在一起，它是高中动力学的核心规律，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。”同时可以与第三章第二节“实验：探究加速度与力，质量的关系”相互呼应。重点与难点了解加速度、力、质量之间的关系成功完成实验，让学生了解牛顿第二定律，初步掌握牛顿第二定律的应用。让学生知道国际单位制中力的定义。教材内容分析人教版高一物理必修一教材，将牛顿第二定律的探究实验和公式表达分成了两节内容，目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。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表述，得到了牛顿第二定律的数学表达式。教科书突出了力的单位“1牛顿”的物理意义，并在最后通过两个例题的应用体现了牛顿第二定律解题的基本思路。学习任务分析本节的学习任务类型是综合启发型。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。学生特征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。已具备一定的分析实验结果，定性总结实验规律的能力。教学目标知识与技能目标要求学生初步掌握运用牛顿第二定律求解问题的方法与步骤。并且能根据实验结果推出加速度和力、质量的关系，理解并且掌握第二定律。过程与方法在讲课过程中渗透科学探究方法（控制变量法，图像法，科学归纳法）情感态度与价值观通过学生之间的交流谈论探究，培养学生的团队合作精神。同时让学生在观看老师演示实验中体验物理实验的乐趣，培养对物理学习的兴趣。教学策略制定教师演示实验与学生相互讨论相结合的实验探究，让学生在观察，分析，讨论，思考中体验科学探究的过程与方法，从而掌握牛顿第二定律的基本知识，培养学生严谨的科学态度与拼搏的科学精神。在人教版高一物理必修一参考实验案例两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码。小盘和砝码所受的重力，等于使小车做匀加速运动的力。因此，增减小盘中的砝码就可以改变小车受到的合力。两个小车后端各系一条细线，用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上，使小车静止。抬起黑板擦，两个小车同时开始运动，按下黑板擦，两个小车同时停下来。用刻度尺测出两个小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比。为了改变小车的质量，可在小车中增减砝码。黑板黑板擦小车小车小车教学媒体的选择与应用教学设备：多媒体教室，课件演示实验器材：小车两个，带滑轮的木板一块，细线，砝码盘，砝码教学过程设计整体思路：分为四个环节创设情景，引入新知自主学习，获得新知分析讨论，理解新知解决问题，运用新知演示实验学生通过对第二节“实验：探究加速度与力、质量的关系”的学习，已经知道了力是使物体运动状态改变的原因即产生加速度的原因，同时质量是影响物体运动状态变化（产生加速度）的另一因素，通过提出问题：力，加速度，质量之间有无某种定量的关系呢？来引出新课。由于牛顿第二定律的实验要求比较高，而学生实验由于仪器等各方面的限制会出现较大的误差，如果让学生通过精确的定量分析来得出结论，会有一定的难度，以至整堂课的教学效果会受到影响。为了得到更好的教学效果和更高的课堂效率，在此教师改变实验方法，以演示实验的方法向学生展示实验过程。只要求学生对加速度与质量和外力之间的关系作定性的分析。实验过程允许学生各组讨论，这样可以提高学生的解决问题的能力。在开始学生分组讨论前，为了使学生实验能够有明确的目的性，在开始实验前先可以通过引导提问，总结出物理学中一种重要的研究方法―――控制变量法，即我们在研究三个物理量（a、F、m）之间关系时，可以先保持其中的一个量（m）不变，研究另两个量（a，F）之间的关系，然后再保持另一个量（F）不变，研究另两个物理量（a、m）之间的关系，最后，把两者综合起来，得到三个量之间的关系。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，同学们必须选择两辆质量相等的小车以及其它必要的实验器材，并按图一所示将各实验器材装配好。抬起黑板擦，让两辆小车同时同地从静止开始在不同的水平拉力（不同的砝码装在相同质量的砝码盘里）作用下做匀加速直线运动，小车所受的水平拉力F的大小可以近似认为等于砝码（包括法码盘）所受重力的大小。小车走过一段距离盖下黑板擦，让两车停下，发现受水平拉力大的物体运动的位移大。在研究加速度和质量的关系时，要先排除外力的影响，所以还用前面的装置，在砝码盘上放上相同的砝码，选择不同质量（小车上放置不同质量的砝码）的小车，重做上述的实验，发现质量大的小车运动的位移小。观看完老师演示实验后，让学生还是以组为单位分析实验结果，总结归纳出由定性分析可得出的结论。运用前两章学习的公式，可推导出以下结论：对质量相同的物体来说作用在物体上的力越大，则物体的加速度越大。受相同的力的物体，质量越大，加速度越小。归纳总结通过老师演示实验和学生分组讨论，学生对加速度与质量以及外力的关系有了定性的了解，为了提高课堂的效率，对加速度、质量以及外力之间的定量分析可以通过多媒体课件完成。帮助学生总结得出加速度、质量以及外力之间的定量关系：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。在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量反比。将以上结论可得出牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。通过引导加速度和力都是矢量，可让学生得出加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。同时可得出牛顿第二定律的数字表达式：F∝ma也可改写成F=kma.说明“牛顿”定义：使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力。即1N=1kg1m/s2。当上述表达式中的物理量都选择国际单位即质量单位取kg，加速度单位取m/s2，力的单位取牛时，表达式中的k＝1，此时表达式简化为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。通过提示在一般情况下一个物体不至受一个力的作用，请学生得出牛顿第二定律的进一步表达：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的方向相同。我在设计这部分内容的教学时注意体现了以下几条原则：明理性原则：不仅使学生知其然，而且使学生知其所以然，让学生在观看完老师演示实验后，进行讨论，充分发挥学生的学习积极性。使学生不仅知道了牛顿第二定律，也可以使学生知道牛顿第二定律究竟是如何从实验中总结得出的。全面发展性原则：着重于学生的非智力因素、智力因素、生理结构和功能的发展，注意让学生在分组讨论的同时，促进学生形成正确的世界观，要求教师要严格按照实验程序，启发学生在实验中，如果遇到的种种问题，应该如何能思考。充分发挥学生主观能动作用和创造思维，和学生一起解决问题，完成任务。情感性原则：在演示实验的过程中，注意情感的充分运用，注意对学生兴趣的激发。在设计的过程中突出实事求是的思想，在器材选择上，将每一个器材都选择恰当，保证了实验可以有效，顺利的进行。在实验过程中，运用多媒体课件，突出现代的气息，充分展示其原理和过程，缩短学生的思维路径，深化概念理解，培养良好的学科素养。

深入理解、应用巩固为了使学生深入理解牛顿第二定律的性质，将和学生一起对牛顿第二定律作进一步的讨论：项目内容说明或提示牛顿第二定律的性质①瞬时性：加速度和力的关系是瞬时对应的关系，a与F同时产生，同时变化，同时消失②矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同③独立性（或相对性）：当物体受到几个力作用时，可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分加速度的合成。①只有受到力作用时，才有加速度，但不一定就有速度②任何情况下，a与F同向，但与速度V不一定同向③力的独立性原理是力的合成与分解的基础课堂教学评价本次课堂教学在知识与技能方面要求学生初步掌握运用牛顿第二定律求解问题的方法与步骤。并且能根据实验结果推出加速度和力、质量的关系，理解并且掌握第二定律。在过程与方法