2024-2025学年高中物理 第4章 3 牛顿第二定律教学实录 新人教版必修1

2024-2025学年高中物理第4章3牛顿第二定律教学实录新人教版必修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：2024-2025学年高中物理第4章3牛顿第二定律教学实录

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年10月15日星期一上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生的科学思维，通过牛顿第二定律的学习，使学生能够运用数学工具描述物理现象，理解力与运动的关系。

2.提升学生的科学探究能力，通过实验探究，让学生学会设计实验、收集数据、分析结果，形成科学探究的完整过程。

3.增强学生的科学态度与责任，使学生认识到物理知识在技术应用中的重要性，培养严谨的科学态度和勇于探索的精神。教学难点与重点1.教学重点，

①理解牛顿第二定律的内容，即力与加速度的关系，能够正确表达和理解公式\(F=ma\)。

②掌握如何通过实验和实际情境来验证牛顿第二定律，包括如何测量力和加速度，以及如何分析数据。

2.教学难点，

①理解牛顿第二定律中加速度与力的方向关系，以及加速度与质量的关系，学生需要克服对力和加速度方向直观理解的困难。

②将牛顿第二定律应用于复杂情境中的问题解决，例如非匀速直线运动、曲线运动等，需要学生具备较高的数学应用能力和物理思维能力。

③实验设计及数据分析能力的培养，学生需要学会设计合理的实验方案，正确处理实验数据，并从中提取有效信息。教学方法与策略1.采用讲授与讨论相结合的方法，首先通过讲授引入牛顿第二定律的基本概念，然后引导学生讨论如何在实际问题中应用该定律。

2.设计小组实验活动，让学生通过实际操作测量力和加速度，培养学生动手能力和实验设计能力。

3.利用多媒体教学资源，如动画和视频，帮助学生直观理解力与加速度的关系，增强学习的趣味性和直观性。

4.通过案例分析，让学生分析实际问题，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对牛顿第二定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道物体为什么会运动吗？有没有想过是什么力量在推动它们？”

展示一些关于物体运动和力的图片或视频片段，让学生初步感受力的作用和物体运动的变化。

简短介绍牛顿第二定律的基本概念和重要性，指出它是理解物体运动规律的关键，为接下来的学习打下基础。

2.牛顿第二定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解牛顿第二定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解牛顿第二定律的定义，即力等于质量乘以加速度，公式表示为\(F=ma\)。

详细介绍牛顿第二定律的组成部分，包括力、质量和加速度，使用图表或示意图帮助学生理解这些物理量的关系。

3.牛顿第二定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解牛顿第二定律的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的牛顿第二定律案例进行分析，如斜面实验、火箭发射等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解牛顿第二定律在解释物体运动中的作用。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用牛顿第二定律解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与牛顿第二定律相关的主题进行深入讨论，如“如何通过实验验证牛顿第二定律？”

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对牛顿第二定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调牛顿第二定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括牛顿第二定律的定义、组成部分、案例分析等。

强调牛顿第二定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用牛顿第二定律。

布置课后作业：让学生设计一个简单的实验，验证牛顿第二定律，并撰写实验报告，以巩固学习效果。知识点梳理1.牛顿第二定律的定义

-牛顿第二定律阐述了力和运动的关系，即力等于质量乘以加速度，公式表示为\(F=ma\)。

-该定律指出，物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与它的质量成反比。

2.力、质量和加速度的关系

-力（F）：物体受到的合外力，可以是多个力的矢量和。

-质量（m）：物体的惯性大小，单位为千克（kg）。

-加速度（a）：物体速度变化的快慢，单位为米每秒平方（m/s²）。

3.牛顿第二定律的数学表达

-牛顿第二定律的数学表达式为\(F=ma\)，其中F是矢量，a也是矢量，它们的方向相同。

-当质量m为常数时，加速度a与力F成正比。

4.牛顿第二定律的应用

-在直线运动中，牛顿第二定律可以用来计算物体的加速度、力或质量。

-在曲线运动中，牛顿第二定律可以分解为水平和垂直两个方向的分量，分别计算加速度。

5.牛顿第二定律的实验验证

-通过实验测量力、质量和加速度，验证牛顿第二定律的正确性。

-实验方法包括使用弹簧测力计测量力，使用计时器测量加速度，使用天平测量质量。

6.牛顿第二定律的局限性

-牛顿第二定律适用于宏观、低速物体，不适用于微观、高速物体（如接近光速的粒子）。

-在强引力场中，牛顿第二定律也需要修正，以符合广义相对论。

7.牛顿第二定律的实际应用

-在工程、航天、汽车等领域，牛顿第二定律被广泛应用于设计和计算。

-例如，汽车的安全气囊设计、火箭发射的计算等。

8.牛顿第二定律的推广

-牛顿第二定律可以推广到非惯性参考系，通过引入惯性力，使得在非惯性参考系中的运动可以等效于在惯性参考系中的运动。

9.牛顿第二定律与其他物理定律的关系

-牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心，与牛顿第一定律和第三定律共同构成了牛顿力学的基础。

-牛顿第二定律与能量守恒定律、动量守恒定律等物理定律相互关联，共同构成了物理学的基本框架。

10.牛顿第二定律的教育意义

-牛顿第二定律的学习有助于学生理解力与运动的关系，培养科学思维和实验能力。

-通过对牛顿第二定律的学习，学生可以认识到物理学在技术发展和社会进步中的重要作用。重点题型整理1.题型一：计算物体的加速度

-题目：一辆汽车以2m/s²的加速度从静止开始匀加速直线行驶，经过10秒后，汽车的速度是多少？

-解答：根据牛顿第二定律\(a=\frac{\Deltav}{\Deltat}\)，其中\(a\)是加速度，\(\Deltav\)是速度变化量，\(\Deltat\)是时间变化量。已知\(a=2\)m/s²，\(\Deltat=10\)s，速度变化量\(\Deltav=a\times\Deltat=2\times10=20\)m/s。所以，汽车的速度是20m/s。

2.题型二：计算作用在物体上的力

-题目：一个质量为5kg的物体在水平面上受到10N的拉力，如果物体没有加速度，求摩擦力的大小。

-解答：由于物体没有加速度，根据牛顿第二定律\(F=ma\)，其中\(F\)是力，\(m\)是质量，\(a\)是加速度。已知\(m=5\)kg，\(a=0\)m/s²，所以\(F=m\timesa=5\times0=0\)N。由于物体没有加速度，摩擦力必须与拉力相等且方向相反，因此摩擦力的大小也是10N。

3.题型三：计算物体的质量

-题目：一辆汽车以2m/s²的加速度匀加速直线行驶，如果作用在汽车上的力是1200N，求汽车的质量。

-解答：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，其中\(F\)是力，\(m\)是质量，\(a\)是加速度。已知\(F=1200\)N，\(a=2\)m/s²，所以\(m=\frac{F}{a}=\frac{1200}{2}=600\)kg。因此，汽车的质量是600kg。

4.题型四：分析复杂力的情况

-题目：一个物体受到三个力的作用，分别是30N向东、20N向北和15N向西。求物体的加速度和方向。

-解答：首先计算合外力\(F_{\text{合}}\)，\(F_{\text{合}}=30N+20N-15N=35N\)。然后，使用牛顿第二定律\(F_{\text{合}}=ma\)，其中\(a\)是加速度，\(m\)是质量。由于题目中没有给出质量，我们无法直接计算加速度的大小，但可以知道加速度的方向与合外力的方向相同，即向东。

5.题型五：牛顿第二定律在非惯性参考系中的应用

-题目：一个物体在地球表面受到10N的重力作用，如果地球突然以2m/s²的加速度向上加速，求物体相对于地球表面的加速度。

-解答：在非惯性参考系中，需要考虑惯性力。物体的实际加速度等于其相对于地球表面的加速度加上地球加速度。因此，物体的实际加速度\(a_{\text{实际}}=a_{\text{相对}}+a_{\text{地球}}\)。由于物体受到的重力与地球加速度的方向相反，物体的相对加速度\(a_{\text{相对}}\)为0（物体相对于地球表面静止）。所以，物体的实际加速度\(a_{\text{实际}}=0+2=2\)m/s²。教学反思今天这节课，我主要讲授了牛顿第二定律，这个内容对于高一的学生来说，是一个比较重要的物理概念。回过头来看，我觉得有几个方面值得反思。

首先，我觉得课堂的导入环节做得不错。通过提问和展示图片，学生很快就对牛顿第二定律产生了兴趣。我记得有个学生问我：“老师，为什么加速度和力是成正比的呢？”这个问题让我意识到，学生对牛顿第二定律的直观理解还不够深入。在接下来的讲解中，我尝试通过实例和图表来帮助学生理解，感觉效果还是不错的。

然后，我在讲解牛顿第二定律的数学表达式时，发现有些学生对于公式的推导过程感到困惑。我意识到，可能是因为我在讲解时过于注重公式本身，而没有充分解释背后的物理意义。在今后的教学中，我会更加注重公式的物理背景，让学生明白公式是如何从物理现象中抽象出来的。

在案例分析环节，我选择了几个与生活紧密相关的案例，比如汽车加速、火箭发射等，希望能够让学生体会到物理知识的应用价值。但是，在讨论过程中，我发现有些学生对于案例的分析不够深入，可能是因为他们对案例中的物理现象理解不够透彻。因此，我决定在今后的教学中，提前布置一些预习任务，让学生对案例有更深入的了解。

在小组讨论环节，我看到了学生们的积极性和合作精神。他们能够围绕一个主题展开讨论，并提出一些有创意的想法。不过，我也注意到，有些学生在讨论中显得比较被动，可能是因为他们不太善于表达自己的观点。对此，我会在下次课之前，给学生一些小组讨论的技巧，比如如何提出问题、如何倾听他人意见等。

课堂展示与点评环节，我看到了学生们在表达自己观点时的进步。但是，也有部分学生因为紧张而表达不够清晰。我意识到，这需要我在今后的教学中，更加注重培养学生的表达能力，比如通过角色扮演、演讲比赛等方式。

最后，课堂小结环节，我简要回顾了本节课的主要内容，并强调了牛顿第二定律的重要性。我发现，学生在回顾过程中能够积极发言，这说明他们对本节课的内容有了比较清晰的认识。

1.理解学生的困惑，及时调整教学策略。

2.注重公式的物理背景，让学生明白公式背后的物理意义。

3.提前布置预习任务，让学生对案例有更深入的了解。

4.培养学生的表达能力，提高他们在课堂上的参与度。

5.鼓励学生提问，激发他们的学习兴趣。

我相信，通过不断反思和改进，我的教学水平会不断提高，学生们也能更好地掌握物理知识。板书设计①牛顿第二定律

-定义：力等于质量乘以加速度

-公式：\(F=ma\)

-适用条件：宏观、低速物体

②力、质量和加速度的关系

-力（F）：物体受到的合外力

-质量（m）：物体的惯性大小

-加速度（a）：物体速度变化的快慢

③牛顿第二定律的应用

-计算物体的加速度

-计算作用在物体上的力

-计算物体的质量

④牛顿第二定律的实验验证

-使用弹簧测力计测量力

-使用计时器测量加速度

-使用天平测量质量

⑤牛顿第二定律的局限性

-不适用于微观、高速物体

-在强引力场中需修正

⑥牛顿第二定律的实际应用

-工程设计

-航天技术

-汽车安全

⑦牛顿第二定律的推广

-非惯性参考系中的应用

⑧牛顿第二定律与其他物理定律的关系

-牛顿第一定律

-牛顿第三定律

-能量守恒定律

-动量守恒定律作业布置与反馈作业布置：

1.完成课后练习题，包括选择题、填空题和计算题，以巩固对牛顿第二定律的理解和应用。

2.设计一个简单的实验方案，用以验证牛顿第二定律，并记录实验步骤、数据和分析结果。

3.选择一个生活中的实例，分析其