山东省济南市莱芜第十七中学2023-2024学年高二下学期物理素养竞赛教学设计

山东省济南市莱芜第十七中学2023-2024学年高二下学期物理素养竞赛教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：牛顿运动定律的应用与实践

2.教学年级和班级：山东省济南市莱芜第十七中学高二年级物理素养竞赛班

3.授课时间：2023-2024学年高二下学期，第5周星期三上午第三节

4.教学时数：45分钟

本节课将围绕牛顿运动定律，结合实际生活中的物理现象，引导学生深入理解并掌握定律的应用。通过案例分析、小组讨论和实验演示，提高学生的物理素养和解决实际问题的能力。教学内容与课本知识紧密关联，注重培养学生的实践操作技能和科学思维方法。二、核心素养目标本节课旨在培养学生以下核心素养：

1.物理观念：通过分析实际案例，使学生深刻理解牛顿运动定律，形成对物体运动规律的准确认识。

2.科学思维：训练学生运用物理知识解决实际问题的能力，提高逻辑思维和批判性思维能力。

3.实践探究：通过小组讨论和实验演示，培养学生动手操作和观察实验现象的能力，激发科学探究的兴趣。

4.科学态度：鼓励学生积极参与课堂讨论，勇于表达自己的观点，培养合作精神和求真务实的科学态度。三、学习者分析1.学生已经掌握了牛顿三定律的基本概念，能够理解并运用定律解释一些简单的物理现象。他们熟悉基本的物理量和单位，了解匀速直线运动和匀加速直线运动的公式。

2.学生对物理学科普遍具有较高的兴趣，具备一定的逻辑思维能力和问题解决能力。他们的学习风格多样，既有喜欢理论推导的，也有偏好实验操作的。学生在小组合作中表现出较强的团队协作能力。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括：将牛顿运动定律应用于复杂的多因素问题中，如非惯性参考系的判断；在实验操作中，对数据的精确测量和处理；以及在分析问题时，忽略次要因素，抓住主要矛盾的能力。此外，部分学生对物理量的矢量性理解和运用可能存在困难。四、教学方法与策略1.针对学生的兴趣和已有知识，采用讲授与讨论相结合的教学方法。通过案例分析，引导学生运用牛顿运动定律解决实际问题，采用项目导向学习，鼓励学生自主探究。

2.设计角色扮演活动，让学生模拟科学家进行实验探究，增强课堂互动。组织实验操作，让学生亲身体验牛顿运动定律在实际中的应用，提高实践能力。

3.使用多媒体教学资源，如PPT、物理教学软件和实验演示视频，辅助讲解复杂概念和展示实验过程。同时，利用实物模型和教具，增强学生对物理现象的直观感受。五、教学过程首先，我会引导大家回顾一下我们已经学习过的牛顿运动定律。记得吗，牛顿第一定律，也称为惯性定律，告诉我们一个物体会保持其静止状态或匀速直线运动状态，除非受到外力的作用。牛顿第二定律则揭示了力、质量和加速度之间的关系，即力等于质量乘以加速度。至于牛顿第三定律，它强调了作用力和反作用力的相等和相反。

1.导入新课（5分钟）

今天，我们将深入探讨牛顿运动定律在实际生活中的应用。首先，我想请大家思考一个问题：在我们的日常生活中，有哪些现象是牛顿运动定律的体现呢？

2.案例分析（10分钟）

案例一：乘坐公交车时，当车辆突然启动或刹车时，我们为什么会向前倾或向后仰？

案例二：踢足球时，为什么足球会向前飞，而踢球的人会向后退？

案例三：在没有外力作用的情况下，为什么地球上的物体最终会停止运动？

3.小组讨论（10分钟）

现在，请同学们分成小组，针对刚才的案例进行讨论。每组选出一个代表，分享你们的分析和解答。

4.实验演示（15分钟）

为了让大家更直观地感受牛顿运动定律，我准备了一个实验。实验内容为：使用小车和滑轮，演示牛顿第一定律和第二定律。

实验一：验证牛顿第一定律。将小车放在水平桌面上，观察小车在不受外力作用下的运动状态。

实验二：验证牛顿第二定律。给小车施加不同大小的力，观察小车的加速度变化。

5.知识拓展（5分钟）

现在，让我们将牛顿运动定律的应用拓展到更广泛的领域。例如，航天器发射、汽车刹车系统等。

6.课堂总结（5分钟）

7.作业布置（5分钟）

为了巩固今天的学习内容，请同学们完成以下作业：

1.复习牛顿运动定律，整理笔记。

2.选取一个日常生活中的现象，运用牛顿运动定律进行解释，并写成小论文。

最后，希望大家能够将所学知识内化为自己的能力，不断提高自己的物理素养。下课！六、拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）《物理学的进化》中关于牛顿运动定律的章节，了解牛顿定律在物理学发展中的地位和作用。

（2）《生活中的物理学》一书中关于牛顿运动定律在实际应用的部分，了解牛顿定律在生活中的广泛应用。

（3）《物理实验与探究》中关于牛顿运动定律的实验设计和操作技巧，提高实验操作能力。

2.课后自主学习和探究

（1）研究牛顿运动定律在体育运动中的应用，如跳远、投掷等，分析运动员如何利用牛顿定律来提高成绩。

（2）探讨牛顿运动定律在交通工具设计中的作用，如汽车的刹车系统、自行车的悬挂系统等。

（3）调查生活中因忽略牛顿运动定律而导致的事故案例，分析原因，并提出防范措施。

（4）研究牛顿运动定律在航天领域的应用，如卫星发射、宇宙飞船对接等。

（5）尝试运用牛顿运动定律解决一些简单的物理问题，如计算物体的加速度、分析物体的运动轨迹等。七、反思改进措施（一）教学特色创新

1.结合实际案例：在教学中，我尝试将牛顿运动定律与学生的日常生活紧密联系，通过分析实际案例，让学生深刻感受到物理学的实用性和趣味性。

2.项目导向学习：鼓励学生自主探究，分组合作完成项目任务，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。

（二）存在主要问题

1.教学组织：在课堂实践中，我发现部分学生对实验操作环节兴趣浓厚，但对理论知识的学习相对缺乏积极性。这可能是因为理论教学相对枯燥，难以激发学生的学习兴趣。

2.教学评价：目前的教学评价主要以笔试成绩为主，较少关注学生的实际操作能力和创新思维能力。

（三）改进措施

1.针对教学组织方面的问题，我将在今后的教学中增加互动性和趣味性，如运用多媒体教学资源，设计有趣的物理实验，让学生在愉快的氛围中学习理论知识。

2.在教学评价方面，我将尝试多元化评价方式，如实验操作考核、小组项目报告等，以更全面地评估学生的综合能力。八、课堂小结，当堂检测在本节课中，我们一起学习了牛顿运动定律的实际应用，探讨了物体在受到外力作用时的运动状态，以及如何运用牛顿定律解决生活中的物理问题。现在，让我们通过以下课堂小结和当堂检测来巩固今天的学习内容。

1.课堂小结

（1）牛顿运动定律包括惯性定律、动力定律和作用与反作用定律。

（2）牛顿第一定律指出，一个物体不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动。

（3）牛顿第二定律表明，一个物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。

（4）牛顿第三定律强调，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。

2.当堂检测

为了检验大家对今天学习内容的掌握，我将提供以下检测题目：

题目一：一个物体受到两个力的作用，其中一个力是水平向右的20N，另一个力是竖直向下的30N。已知物体的质量为5kg，求物体的加速度。

题目二：一辆小车在水平路面上行驶，当施加100N的力时，小车以5m/s²的加速度匀加速前进。若小车质量增加1倍，求新的加速度。

题目三：一个物体从高处自由下落，不计空气阻力。请根据牛顿运动定律，分析物体下落过程中的速度和加速度变化。

请同学们在课堂上独立完成这些题目，并在完成后相互交流答案。我会对大家的解答进行点评和指导，帮助你们更好地理解和掌握牛顿运动定律。希望通过这些练习，大家能够将所学知识内化为自己的能力，并在今后的学习和生活中灵活运用。板书设计1.牛顿运动定律

-第一定律（惯性定律）

-第二定律（动力定律）

-第三定律（作用与反作用定律）

2.应用实例

-案例一：公交车启动/刹车

-案例二：踢足球

-案例三：地球上的物体运动

3.实验演示

-实验一：验证第一定律

-实验二：验证第二定律

4.拓展与应用

-体育运动

-交通工具设计

-航天领域

5.关键公式

-F=ma

-a=Δv/Δt

6.当堂检测

-题目一：物体受力分析

-题目二：小车加速度变化

-题目三：自由落体运动分析

板书设计以简洁明了为原则，通过清晰的条理和精炼的语言，突出教学重点，同时以图示和符号增强艺术性和趣味性，激发学生的学习兴趣和主动性。典型例题讲解例题一：

一个物体受到一个水平向右的力F=20N的作用，物体的质量为m=5kg，求物体的加速度。

解答：

根据牛顿第二定律，F=ma，代入已知数值得到：

a=F/m=20N/5kg=4m/s²

物体将以4m/s²的加速度向右加速。

例题二：

一辆小车质量为m=1000kg，在水平路面上受到F=3000N的推力，求小车的加速度。

解答：

同样根据牛顿第二定律，F=ma，代入已知数值得到：

a=F/m=3000N/1000kg=3m/s²

小车将以3m/s²的加速度向前加速。

例题三：

一个人站在冰面上，用力F=200N向下推一根长杆，杆的另一端与冰面接触。若冰面与杆之间的摩擦系数为μ=0.1，求杆对人的反作用力。

解答：

由于摩擦力f=μN，其中N为杆对冰面的正压力，而根据牛顿第三定律，杆对人的反作用力等于人对杆的作用力，即200N。因此，人受到的反作用力也是200N。

例题四：

一个物体从静止开始沿着斜面向下滑动，斜面倾角为θ=30°，物体与斜面之间的摩擦系数为μ=0.2，求物体的加速度。

解答：

物体受到的重力分量沿斜面向下，大小为mg*sinθ。摩擦力沿斜面向上，大小为μmg*cosθ。根据牛顿第二定律，物体的加速度为：

a=(mg*sinθ-μmg*cosθ)/m=g*sinθ-μg*cosθ

代入g=9.8m/s²，θ=30°，μ=0.2，得到：

a=9.8m/s²*sin30°-0.2*9.8m/s²