人民教育出版必修一43《牛頓第二定律》課程教案2

1、二、牛頓第二定律一、 教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）利用實(shí)驗(yàn)?zāi)苷_得出加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系。（2）理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道牛頓第二定律表達(dá)式的確切含義。（3）會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律解答相關(guān)問(wèn)題。（4）知道什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位，什么是單位制。明確單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用。2、過(guò)程與方法（1）體驗(yàn)科學(xué)研究的基本步驟。（2）知道一種常用的研究方法控制變量法3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）使學(xué)生在互相協(xié)作中，體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心他人的優(yōu)良品格。（2）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力、解決問(wèn)題的能力和尊重事實(shí)，實(shí)事求是的科學(xué)研究作風(fēng)。二、 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2、。2.牛頓第二定律。教學(xué)難點(diǎn)：牛頓第二定律的推導(dǎo)及應(yīng)用。三、 設(shè)計(jì)思路 通過(guò)實(shí)驗(yàn)思考，優(yōu)化意義建構(gòu)，提出并解決實(shí)際問(wèn)題學(xué)生對(duì)線性函數(shù)進(jìn)行處理，師生合作完成非線性到線性的轉(zhuǎn)換通過(guò)探究a與F、m的關(guān)系，引起學(xué)生思考（控制變量法）通過(guò)學(xué)生合作探究，從實(shí)驗(yàn)中歸納a與F、a與m之間的關(guān)系牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容。教學(xué)中要通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)學(xué)推演的方法，要求學(xué)生能正確得出加速度與合力和物體質(zhì)量之間的關(guān)系。只有讓學(xué)生主動(dòng)參與探究的全過(guò)程，成為學(xué)習(xí)的主體，才能激發(fā)將來(lái)進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的欲望。在探究活動(dòng)開(kāi)始時(shí)，教師可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使學(xué)生產(chǎn)生探究的動(dòng)機(jī)，通過(guò)自主探究，協(xié)作學(xué)習(xí)，意

3、義建構(gòu)，從而提出并解決問(wèn)題。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程如下：整個(gè)過(guò)程教師是一個(gè)引導(dǎo)者和參與者，引導(dǎo)學(xué)生交流討論和實(shí)踐，不能忽視創(chuàng)新提高的環(huán)節(jié)，充分重視在學(xué)生的探究過(guò)程中情感、態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)，重視學(xué)生能力的培養(yǎng)。四、 教學(xué)資源兩輛質(zhì)量相同的小車、一端帶有滑輪的木板、砝碼一盒、砝碼盤(pán)、細(xì)繩、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、測(cè)力計(jì)、學(xué)生電源、筆記本電腦等。五、 教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)引入新課（一）播放錄像或展示圖片。1運(yùn)動(dòng)員用力踢球，球從靜止到運(yùn)動(dòng)；2運(yùn)動(dòng)員用腳停球，球從運(yùn)動(dòng)到靜止；3運(yùn)動(dòng)員用頭停球，球的速度大小和方向都發(fā)生改變；提問(wèn)：1足球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生了改變？2足球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否產(chǎn)生了加

4、速度？3物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的的本質(zhì)原因是什么？（二）實(shí)驗(yàn)演示：在運(yùn)動(dòng)的鋼球旁放一強(qiáng)磁鐵，發(fā)現(xiàn)鋼球運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變。（三）問(wèn)題討論：力是產(chǎn)生加速度的原因。那么，物體受到力作用后產(chǎn)生的加速度還跟什么因素有關(guān)呢？提示：一個(gè)乒乓球以一定的速度滾來(lái)時(shí)，我們用手輕輕一擋使其停下，當(dāng)一輛10t的貨車以一定速度迎面而來(lái)時(shí)，我們會(huì)用身體去擋住它讓它停下嗎？學(xué)生進(jìn)行生活中舉例加以說(shuō)明。學(xué)生回答：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變就是速度的改變，其改變的原因是受到力作用后產(chǎn)生了加速度。力是產(chǎn)生加速度的原因。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：1物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用加速度來(lái)描述；加速度與物體質(zhì)量及物體受力有關(guān)，關(guān)系是：物體受力越大，物體加速度越大；物體質(zhì)量越

5、大，物體加速度越小2剛才的回答只是定性說(shuō)明了加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，它們的關(guān)系到底是正比和反比關(guān)系還是一次函數(shù)或二次函數(shù)關(guān)系呢？本節(jié)課我們就通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這一關(guān)系。讓學(xué)生觀看錄像和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，然后進(jìn)行問(wèn)題討論，創(chuàng)設(shè)情景，引出課題。課題探究：（討論實(shí)驗(yàn)方案）1、根據(jù)加速度與物體質(zhì)量及物體受力的關(guān)系，我們很容易猜想它們之間可能是正比或反比的關(guān)系，那么我們?nèi)绾蝸?lái)證實(shí)自己的猜想是否正確呢？2、確實(shí)需要實(shí)驗(yàn)求證，那么，我們?cè)撚迷鯓拥难芯糠椒▉?lái)三個(gè)物理量之間的關(guān)系物理量呢？（介紹控制變量法）3、實(shí)驗(yàn)器材選擇：我們知道質(zhì)量可以用天平進(jìn)行測(cè)量，力可以用彈簧秤測(cè)量，那么加速度

6、怎么來(lái)測(cè)定呢？4實(shí)驗(yàn)方案選擇：教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理地猜想和假設(shè)，自主制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可行性論證。點(diǎn)撥深化：實(shí)驗(yàn)中不采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車的加速度，而是用比較小車的位移來(lái)比較它們的加速度。想一想，為什么？如讓兩個(gè)小車同時(shí)由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)。同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。討論這樣做可以嗎？實(shí)驗(yàn)求證：a與F、m之間的定量關(guān)系 實(shí)驗(yàn)裝置介紹：1、當(dāng)m一定時(shí)，a與F之間的定量關(guān)系2、當(dāng)F一定時(shí)，a與m之間的定量關(guān)系總結(jié)綜述： 1、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。表達(dá)式：F合=ma單位牛頓的定義：使質(zhì)量1千克的物體產(chǎn)生1米/秒2加速

7、度的力為1牛頓定律的理解牛頓第二定律是由物體在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情形下導(dǎo)出的，但由力的獨(dú)立作用原理可推廣到幾個(gè)力作用的情況，以及應(yīng)用于變力作用的某一瞬時(shí)。還應(yīng)注意到定律表述的最后一句話，即加速度與合外力的方向關(guān)系，就是說(shuō)，定律具有矢量性、瞬時(shí)性和獨(dú)立性，所以掌握牛頓第二定律還要注意以下幾點(diǎn)：(1)定律中各物理量的意義及關(guān)系F合是物體(研究對(duì)象)所受的合外力，m是研究對(duì)象的質(zhì)量，如果研究對(duì)象是幾個(gè)物體，則m為幾個(gè)物體的質(zhì)量和。a為研究對(duì)象在合力F合作用下產(chǎn)生的加速度；a與F合的方向一致。(2)定律的物理意義從定律可看到：一物體所受合外力恒定時(shí)，加速度也恒定不變，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；合

8、外力隨時(shí)間改變時(shí)，加速度也隨時(shí)間改變；合外力為零時(shí)，加速度也為零，物體就處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓第二定律正交分解表達(dá)式F合x(chóng)=maxF合y=may2、力學(xué)單位制問(wèn)題討論1：不同的數(shù)字可以反映出其大小，那么我們?cè)诒容^物理量時(shí)，是否可以只用數(shù)字來(lái)比較呢？為什么呢？例如：兩人身高分別為160和1.70時(shí)，我們能據(jù)此來(lái)說(shuō)明哪個(gè)人的身高要高一些嗎？問(wèn)題討論2：物理量的單位如何而來(lái)？位移、時(shí)間、速度、加速度的單位是什么？從何而來(lái)？思維訓(xùn)練：1.請(qǐng)把密度的單位：克/升轉(zhuǎn)換成國(guó)際單位制中的單位.2.現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空：密度、米/秒、牛頓、加速度、質(zhì)量、秒、厘米、長(zhǎng)度、時(shí)間、千克

9、A.屬于物理量的有：_.B.在國(guó)際單位制中，作為基本單位的物理量有_。C.在國(guó)際單位制中屬基本單位的有_，屬導(dǎo)出單位的有_。3案例探究：如圖所示，位于水平面上質(zhì)量為m的小車，在大小為F、方向與水平方向成角的拉力作用下沿地面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。若小車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求小車的加速度。討論、回答：1、可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證加速度，質(zhì)量和力三個(gè)量。2、先保持質(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系；再保持外力一定，研究加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系。最后歸納出加速度與力和質(zhì)量之間的關(guān)系。3、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)定加速度。據(jù)公式，可知：在時(shí)間t相同的情況下，位移s與加速度a的大小成正比。這樣比較小車的位移s1、s2就可以

10、比較它們的加速度大小a1、a2，且。思考：實(shí)驗(yàn)探究a與F、m之間的定量關(guān)系時(shí)應(yīng)注意什么？學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：1、當(dāng)m一定時(shí)，a與F之間的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)表格，填寫(xiě)對(duì)應(yīng)的F和a的數(shù)值（取6組數(shù)據(jù)）以F為縱軸，a為橫軸作F-a圖像根據(jù)實(shí)驗(yàn)寫(xiě)出當(dāng)m一定時(shí)，a與F之間的關(guān)系2、當(dāng)F一定時(shí)，a與m之間的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)表格，填寫(xiě)對(duì)應(yīng)的a和1/m的數(shù)值（取6組數(shù)據(jù)）以a為縱軸，1/m為橫軸作a-1/m圖像根據(jù)實(shí)驗(yàn)寫(xiě)出當(dāng)F一定時(shí)，a與m之間的關(guān)系知識(shí)生成：當(dāng)用不同的力作用在一個(gè)質(zhì)量不變的物體（或者質(zhì)量相同的不同物體）上時(shí)，加速度與外力成正比；當(dāng)用同一個(gè)力作用在一個(gè)質(zhì)量可變一個(gè)物體（或者質(zhì)量不同的物體）上時(shí)，加

11、速度與質(zhì)量成反比；思維訓(xùn)練：1.下列關(guān)于由小車實(shí)驗(yàn)得出牛頓第二定律F=ma的說(shuō)法中，符合實(shí)際的是A.同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F，得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系B.保持小車質(zhì)量不變，只改變小車所受的拉力，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者之間的關(guān)系C.保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量，就可得出加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系D.先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量間的關(guān)系，最后綜合起來(lái)得到加速度a、力F、質(zhì)量m三者間關(guān)系2.豎直向上飛行的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原地，假設(shè)整個(gè)過(guò)程中，子彈所受阻力大小與速度的大小成正比，則整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度的變化

12、是A.始終變小B.始終變大C.先變小后變大D.先變大后變小學(xué)生討論：不可以。因?yàn)閮H憑數(shù)字的大小關(guān)系并不能確定物理量的大小關(guān)系，要想能比較還必須加上單位。學(xué)生探究：根據(jù)課外閱讀資料，知道長(zhǎng)度、時(shí)間單位是如何規(guī)定的，而速度、加速度可以根據(jù)公式和導(dǎo)出。學(xué)生探究、討論，回答：力學(xué)中有三個(gè)物理量的單位是選定的，長(zhǎng)度的單位、時(shí)間的單位、質(zhì)量的單位。物理學(xué)中一共有七個(gè)物理量的單位是選定的。被選定物理量的單位叫基本單位。基本單位在物理學(xué)中，選定幾個(gè)物理量的單位作為基本單位。力學(xué)中的基本單位：位移單位（m） 時(shí)間單位（s）質(zhì)量單位（kg）導(dǎo)出單位：利用公式推導(dǎo)出來(lái)的。單位制：由基本單位、導(dǎo)出單位等一系列單位所構(gòu)

13、成的單位體系叫單位制，又叫國(guó)際單位制。解答：以小車為研究對(duì)象，它在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到四個(gè)力的作用：重力mg、地面支持力N、地面摩擦力f、拉力F，在水平方向上，在豎直方向上，又有，聯(lián)立三式解得：定性說(shuō)明F、m、a的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想影響加速度的因素，確定需要研究的物理量，將問(wèn)題量化。根據(jù)已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)確定實(shí)驗(yàn)原理，可以使學(xué)生體會(huì)如何將所學(xué)的知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，加深對(duì)知識(shí)的理解。平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板稍微有一些傾斜，使小車的重力沿斜面的分力與木板面給小車的摩擦力成為一對(duì)平衡力使小盤(pán)和砝碼的總重力遠(yuǎn)小于小車的重力（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師提出，學(xué)生思考為什么）分析學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，點(diǎn)評(píng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究初步學(xué)會(huì)控制變量法解決問(wèn)題的方法和程序。知道a與F、m之間的定量關(guān)系 aF/m或者 Fma若改寫(xiě)為等式，應(yīng)乘一系數(shù)F= k ma此題著重考察物理學(xué)常用的方法控制變量法加深學(xué)生對(duì)牛頓第二定律公式中各物理量的矢量性、同一性、瞬時(shí)性的理解。物理公式在確定數(shù)量關(guān)系的