2024-2025学年新教材高中物理 4.3 牛顿第二定律教学实录 新人教版必修第一册

2024-2025学年新教材高中物理4.3牛顿第二定律教学实录新人教版必修第一册课题：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：牛顿第二定律

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：2024年9月15日星期五第3节课

4.教学时数：1课时二、核心素养目标1.科学思维：通过实验探究，培养学生运用物理概念和数学工具分析物理现象的能力，提高逻辑推理和模型建立的能力。

2.科学探究：引导学生通过实验验证牛顿第二定律，培养实验操作技能和科学探究精神。

3.科学态度与责任：使学生认识到物理规律在科学技术中的应用，激发学生对科学研究的兴趣和责任感。三、教学难点与重点1.教学重点，

①理解牛顿第二定律的数学表达式\(F=ma\)，并能正确解释力和加速度之间的关系。

②掌握如何通过实验数据验证牛顿第二定律，包括测量力和加速度，并分析它们之间的关系。

③应用牛顿第二定律解决简单的物理问题，如计算物体的加速度、力或质量。

2.教学难点，

①理解牛顿第二定律中加速度与合力成正比，与质量成反比的关系，并能区分加速度和速度的变化。

②正确处理实验中可能出现的误差，如测量工具的精度限制和实验操作的不准确性。

③在复杂情境中应用牛顿第二定律，例如在非惯性参考系中分析物体的运动。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有新人教版必修第一册物理教材。

2.辅助材料：准备与牛顿第二定律相关的图表、实验视频以及图片，以帮助学生理解概念。

3.实验器材：准备弹簧秤、滑轮、小车、打点计时器等实验器材，用于验证牛顿第二定律。

4.教室布置：设置分组讨论区，并为实验操作提供稳定的操作台。五、教学过程设计（一）导入环节（用时5分钟）

1.创设情境：播放一段关于火箭发射的视频，提问学生火箭发射过程中，发动机产生的推力是如何影响火箭的加速的。

2.提出问题：引导学生思考，如果已知火箭的质量和加速度，我们能否计算出发动机产生的推力？

3.学生回答：学生根据已有知识，尝试回答问题，教师进行简要点评。

（二）讲授新课（用时20分钟）

1.引入牛顿第二定律：介绍牛顿第二定律的提出背景和意义，强调其在物理学中的重要性。

2.讲解牛顿第二定律的数学表达式：\(F=ma\)，解释力、质量和加速度之间的关系。

3.通过实例讲解：以汽车加速为例，分析发动机产生的推力如何影响汽车的加速度。

4.实验演示：展示实验器材，讲解实验步骤，指导学生进行实验操作。

5.数据分析：引导学生分析实验数据，验证牛顿第二定律的正确性。

（三）巩固练习（用时10分钟）

1.课堂练习：布置一道关于牛顿第二定律的计算题，让学生独立完成。

2.学生展示：请学生展示解题过程，教师进行点评和总结。

（四）课堂提问（用时5分钟）

1.提问1：如何理解牛顿第二定律中的“质量”？

2.提问2：在实验中，如何减小误差？

3.提问3：牛顿第二定律在生活中的应用有哪些？

（五）师生互动环节（用时5分钟）

1.学生分组讨论：将学生分成小组，讨论牛顿第二定律在科技领域的应用。

2.小组代表发言：请各小组代表分享讨论成果，教师进行点评。

（六）核心素养拓展（用时5分钟）

1.引导学生思考：牛顿第二定律对我们认识世界有什么启示？

2.学生分享观点：请学生分享自己的看法，教师进行总结。

（七）总结与作业布置（用时5分钟）

1.总结：回顾本节课所学内容，强调牛顿第二定律的重要性。

2.作业布置：布置一道关于牛顿第二定律的思考题，要求学生课后完成。

教学时间总计：45分钟六、知识点梳理1.牛顿第二定律的基本概念

-定义：牛顿第二定律阐述了力和运动之间的关系，即物体受到的合外力与其加速度成正比，与物体的质量成反比。

-公式：\(F=ma\)，其中\(F\)为合外力，\(m\)为物体质量，\(a\)为物体的加速度。

2.加速度与力的关系

-加速度与合力成正比：当合外力增加时，加速度也会相应增加；当合外力减小时，加速度也会相应减小。

-加速度与质量成反比：对于相同的合外力，质量越大的物体，其加速度越小；质量越小的物体，其加速度越大。

3.实验验证牛顿第二定律

-实验目的：通过实验验证牛顿第二定律的正确性。

-实验步骤：测量不同质量的物体在不同合外力作用下的加速度，分析数据，得出结论。

4.牛顿第二定律的应用

-简单运动问题：应用牛顿第二定律解决物体在恒定合外力作用下的运动问题，如计算加速度、力或质量。

-复杂运动问题：在处理更复杂的物理问题时，将牛顿第二定律与其他物理定律（如牛顿第一定律、第三定律）结合使用。

5.牛顿第二定律的局限性

-牛顿第二定律适用于宏观物体在低速运动状态下，对于微观物体和高速度运动状态下的物体，需要使用相对论力学来描述。

6.牛顿第二定律与其他物理概念的关系

-与牛顿第一定律的关系：牛顿第一定律阐述了惯性原理，牛顿第二定律则进一步阐述了力与运动的关系。

-与牛顿第三定律的关系：牛顿第三定律说明了作用力与反作用力的关系，牛顿第二定律则解释了这两个力如何影响物体的运动。

7.牛顿第二定律的教育意义

-培养科学思维能力：通过实验探究和数学建模，提高学生分析问题和解决问题的能力。

-增强科学探究精神：通过实验验证物理定律，激发学生对科学研究的兴趣。

-体会科学规律的普遍性：牛顿第二定律揭示了自然界普遍存在的力与运动之间的关系，帮助学生认识自然界的规律。七、反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学与理论教学相结合：在讲解牛顿第二定律时，我注重将理论讲解与实验操作相结合，让学生通过亲自动手实验来验证定律，这样不仅增强了学生的实践能力，也提高了他们对理论知识的理解。

2.多媒体辅助教学：我利用多媒体资源，如视频、动画等，将抽象的物理概念形象化，帮助学生更好地理解牛顿第二定律的内涵。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对实验数据的处理能力不足：在实验环节，部分学生对于如何准确处理实验数据，如何分析误差，缺乏足够的经验和技巧。

2.课堂互动不够深入：虽然我尝试通过提问和小组讨论来增加课堂互动，但发现学生的参与度并不高，有些问题讨论不够深入。

3.课后作业的针对性不强：我发现有些作业对学生知识的巩固和拓展作用不大，需要进一步优化作业设计。

反思改进措施（三）

1.加强实验指导：针对学生实验数据处理能力不足的问题，我将提供更详细的实验指导，包括实验数据的记录、处理和分析方法，同时鼓励学生互相帮助，共同提高。

2.深化课堂互动：为了提高课堂互动的深度，我将设计更具挑战性的问题，鼓励学生提出自己的观点，并引导他们进行深入的讨论。

3.优化课后作业：我将根据学生的学习情况，设计更具针对性的课后作业，确保作业能够帮助学生巩固所学知识，同时拓展他们的思维。此外，我还将定期检查作业完成情况，及时给予反馈，帮助学生改进学习方法。八、典型例题讲解例题1：一辆质量为500kg的汽车以10m/s的速度匀速行驶在平直的公路上，突然刹车，5秒后停下。求汽车刹车时的平均加速度和刹车过程中汽车受到的摩擦力。

解答：首先，根据匀变速直线运动的速度时间公式\(v=v_0+at\)，其中\(v\)为末速度，\(v_0\)为初速度，\(a\)为加速度，\(t\)为时间。由于汽车最终停下，末速度\(v=0\)，初速度\(v_0=10\)m/s，时间\(t=5\)s，代入公式得：

\[0=10+a\times5\]

\[a=-2\text{m/s}^2\]

这里加速度为负值，表示加速度的方向与初速度方向相反，即减速。

\[F=500\times(-2)\]

\[F=-1000\text{N}\]

这里摩擦力为负值，表示摩擦力的方向与运动方向相反。

例题2：一个物体从静止开始，在水平面上受到一个恒定的水平推力，3秒后物体的速度达到6m/s。求物体的质量。

解答：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，由于物体从静止开始，初速度\(v_0=0\)，末速度\(v=6\)m/s，时间\(t=3\)s，代入公式得：

\[F=m\times\frac{v-v_0}{t}\]

\[F=m\times\frac{6-0}{3}\]

\[F=2m\]

由于题目没有给出推力的具体数值，我们无法直接求出质量\(m\)，但我们可以看到质量\(m\)与推力\(F\)成正比。

例题3：一个质量为10kg的物体，在水平方向上受到一个大小为30N的推力，物体在水平方向上运动时受到的摩擦力大小为20N。求物体的加速度。

解答：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)为推力减去摩擦力，即\(F=30N-20N=10N\)。代入公式得：

\[10=10\timesa\]

\[a=1\text{m/s}^2\]

例题4：一个物体在水平面上受到一个大小为20N的推力，物体在水平方向上运动时受到的摩擦力大小为10N。求物体质量，如果物体的加速度为2m/s²。

解答：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)为推力减去摩擦力，即\(F=20N-10N=10N\)。代入公式得：

\[10=m\times2\]

\[m=5\text{kg}\]

例题5：一个物体在水平面上受到一个大小为25N的推力，物体在水平方向上运动时受到的摩擦力大小为15N。如果物体的质量为8kg，求物体的加速度。

解答：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)为推力减去摩擦力，即\(F=25N-15N=10N\)。代入公式得：

\[10=8\timesa\]

\[a=1.25\text{m/s}^2\]内容逻辑关系①牛顿第二定律的基本概念

-重点知识点：牛顿第二定律的定义、公式\(F=ma\)。

-重点词句：合外力、质量、加速度、正比、反比。

②加速度与力的关系

-重点知识点：加速度与合外力的正比关系，与质量的反比关系。

-重点词句：加速度、合外力、质量、正比、反比、牛顿第二定律。

③实验验证牛顿第二定律

-重点知识点：实验目的、步骤、数据分析。

-重点词句：实验验证、合外力、加速度、质量、误差分析。

④牛顿第二定律的应用

-重点知识点：应用牛顿第二定律解决简单和复杂运动问题。

-重点词句：牛顿第二定律、运动问题、加速度、力、质量。

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