2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第二節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案 教科版必修1

2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第二節(jié)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案教科版必修1學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為教科版高中物理必修1第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律的第二節(jié)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。教學(xué)內(nèi)容主要包括：探究加速度與作用力的關(guān)系，理解質(zhì)量對加速度的影響，掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。這部分內(nèi)容與教材中第三章第一節(jié)“牛頓第一定律”相聯(lián)系，進(jìn)一步深入探討力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系在于：學(xué)生已學(xué)習(xí)牛頓第一定律，了解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與外力的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與作用力、質(zhì)量之間的關(guān)系，深化對力與運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識，并理解牛頓第二定律的科學(xué)內(nèi)涵。這有助于學(xué)生建立起完整的牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識體系，為后續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)能、動(dòng)量等概念打下基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度三個(gè)方面。通過學(xué)習(xí)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，學(xué)生將能夠：1.發(fā)展科學(xué)思維，運(yùn)用控制變量法和數(shù)學(xué)表達(dá)式描述物理現(xiàn)象，理解牛頓第二定律的物理意義；2.提升科學(xué)探究能力，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，探究加速度與作用力、質(zhì)量之間的關(guān)系，培養(yǎng)實(shí)證意識；3.形成科學(xué)態(tài)度，尊重客觀事實(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)對待實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)合作精神和問題解決能力。這些核心素養(yǎng)目標(biāo)與教科版高中物理必修1教材內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生在掌握知識的同時(shí)，提升學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中一年級學(xué)生，他們在知識、能力、素質(zhì)方面具備以下特點(diǎn)：

1.知識層面：學(xué)生已掌握了初中階段的力學(xué)基礎(chǔ)知識，如速度、加速度、力的概念等。然而，對于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解尚處于初級階段，尤其是對于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的深入認(rèn)識還不夠完善。在本節(jié)課中，學(xué)生需要運(yùn)用已學(xué)的知識來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，這對他們的知識體系提出了挑戰(zhàn)。

2.能力層面：學(xué)生在初中階段已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，能夠完成基本的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄。然而，在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述物理現(xiàn)象的能力方面，仍需進(jìn)一步提高。此外，學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力正處于發(fā)展階段，本節(jié)課將有助于他們在這方面的提升。

3.素質(zhì)層面：學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作、溝通表達(dá)方面有一定的基礎(chǔ)，但在面對復(fù)雜問題時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)分工不明確、協(xié)作效率低等現(xiàn)象。此外，學(xué)生在面對實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，可能表現(xiàn)出缺乏耐心、信心不足等問題。

（1）學(xué)生層次：學(xué)生個(gè)體差異較大，部分學(xué)生對物理學(xué)科興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性高；另一部分學(xué)生對物理學(xué)科興趣不足，學(xué)習(xí)積極性較低。這種差異會(huì)影響課堂氛圍和教學(xué)效果。

（2）知識方面：學(xué)生對于牛頓第一定律的理解較為扎實(shí)，但對于牛頓第二定律的理解尚淺，容易混淆加速度、力和質(zhì)量之間的關(guān)系。這需要在教學(xué)中加強(qiáng)引導(dǎo)和解釋。

（3）能力方面：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作方面有一定的基礎(chǔ)，但在運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可能會(huì)遇到困難。此外，學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出結(jié)論方面的能力有待提高。

（4）素質(zhì)方面：學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中，表現(xiàn)出不同程度的溝通能力和協(xié)作精神。在實(shí)驗(yàn)過程中，部分學(xué)生可能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果不滿意而情緒波動(dòng)，影響學(xué)習(xí)效果。

（5）行為習(xí)慣：學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中，部分學(xué)生能積極參與討論和思考，表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣；另一部分學(xué)生則可能因?yàn)榱?xí)慣于被動(dòng)接受知識，課堂參與度較低。

1.教學(xué)內(nèi)容需要針對學(xué)生的知識層次和能力水平進(jìn)行適度調(diào)整，確保學(xué)生能夠掌握核心知識。

2.教學(xué)方法需注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和問題解決能力。

3.教學(xué)過程中要關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，提供個(gè)性化指導(dǎo)，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難。

4.教師需引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

5.教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的行為習(xí)慣，引導(dǎo)他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)方法與策略為了實(shí)現(xiàn)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)，針對學(xué)生的知識層次、能力水平和素質(zhì)特點(diǎn)，選擇以下教學(xué)方法和策略：

1.教學(xué)方法：

（1）講授法：教師以簡潔明了的語言，講解加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生理解牛頓第二定律的物理意義。

（2）討論法：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探討加速度與作用力、質(zhì)量之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和合作精神。

（3）案例研究：選取與生活密切相關(guān)的實(shí)例，讓學(xué)生分析其中的物理原理，提高學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

（4）項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，自主探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)操作能力和問題解決能力。

2.教學(xué)活動(dòng)：

（1）角色扮演：讓學(xué)生扮演科學(xué)家，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂參與度。

（2）實(shí)驗(yàn)：組織學(xué)生進(jìn)行加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在操作過程中，掌握控制變量法和數(shù)據(jù)分析方法。

（3）游戲：設(shè)計(jì)富有創(chuàng)意的物理游戲，如“加速度挑戰(zhàn)賽”，讓學(xué)生在游戲中運(yùn)用所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果。

3.教學(xué)媒體和資源：

（1）PPT：制作精美、清晰的PPT，展示教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

（2）視頻：播放與加速度、力、質(zhì)量相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻，幫助學(xué)生直觀地理解物理現(xiàn)象。

（3）在線工具：利用物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件、數(shù)據(jù)分析軟件等在線工具，輔助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析。

（4）實(shí)物教具：準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親自操作，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過學(xué)校在線學(xué)習(xí)平臺，發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括PPT、視頻和預(yù)習(xí)指南，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，設(shè)計(jì)問題如“牛頓第二定律是如何描述力、質(zhì)量和加速度之間的關(guān)系的？”引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過學(xué)習(xí)平臺的數(shù)據(jù)分析，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過微信或郵件等方式提醒學(xué)生按時(shí)完成預(yù)習(xí)。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，閱讀資料，初步理解牛頓第二定律的概念。

-思考預(yù)習(xí)問題：對預(yù)習(xí)問題進(jìn)行思考，記錄自己的理解和新產(chǎn)生的疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將自己的筆記、問題清單等預(yù)習(xí)成果提交至學(xué)習(xí)平臺。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立探索新知識，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺，實(shí)現(xiàn)資源的快速傳遞和預(yù)習(xí)進(jìn)度的有效監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前接觸新課內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和問題發(fā)現(xiàn)能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過一個(gè)生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)視頻，展示力的作用對物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點(diǎn)：詳細(xì)講解牛頓第二定律的公式和物理意義，結(jié)合實(shí)際例子解釋力、質(zhì)量、加速度之間的關(guān)系。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生通過控制變量法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

-解答疑問：在課堂活動(dòng)中，及時(shí)解答學(xué)生的問題，引導(dǎo)他們深入理解物理概念。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考教師提出的問題，參與到課堂討論中。

-參與課堂活動(dòng)：在小組內(nèi)進(jìn)行討論，共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析數(shù)據(jù)。

-提問與討論：針對實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題或理論上的疑問，勇敢地提出并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過講解，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受物理規(guī)律。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

作用與目的：

-加深學(xué)生對牛頓第二定律的理解，突破本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。

-增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容，布置相關(guān)習(xí)題和思考題，要求學(xué)生鞏固所學(xué)知識。

-提供拓展資源：推薦一些物理科普文章、視頻和在線模擬實(shí)驗(yàn)，供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生個(gè)性化反饋，指導(dǎo)他們改進(jìn)學(xué)習(xí)方法。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固課堂上學(xué)到的知識。

-拓展學(xué)習(xí)：利用教師提供的資源，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和探索。

-反思總結(jié)：對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)收獲和不足，提出改進(jìn)措施。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生通過反思，不斷提升自我。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生對加速度、力和質(zhì)量關(guān)系的理解和應(yīng)用能力。

-通過拓展學(xué)習(xí)，開闊學(xué)生的知識視野，激發(fā)對物理學(xué)科的興趣。

-培養(yǎng)學(xué)生自我反思的習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)和學(xué)習(xí)效果的提升。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-書籍：《牛頓的蘋果：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的傳奇故事》

-文章：《牛頓運(yùn)動(dòng)定律在現(xiàn)代工程中的應(yīng)用》

-報(bào)告：《探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究》

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-自主學(xué)習(xí)：學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣，選擇拓展閱讀材料進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

-探究活動(dòng)：學(xué)生可以組成小組，進(jìn)行加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)一步驗(yàn)證牛頓第二定律。

-研究論文：學(xué)生可以查閱相關(guān)的科學(xué)論文，了解加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的最新研究成果。

-項(xiàng)目制作：學(xué)生可以設(shè)計(jì)一個(gè)與加速度、力、質(zhì)量相關(guān)的項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，將理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中。教學(xué)反思本節(jié)課的教學(xué)過程中，我深刻感受到學(xué)生的積極性和參與度都相當(dāng)高，特別是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生們都躍躍欲試，認(rèn)真操作，這讓我感到非常欣慰。然而，在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，需要我在今后的教學(xué)中加以改進(jìn)。

首先，在講解牛頓第二定律時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對公式中的各個(gè)物理量之間的關(guān)系理解不夠透徹。這說明我在講解過程中可能沒有將知識點(diǎn)講得足夠清晰。在今后的教學(xué)中，我會(huì)更加注重用生動(dòng)的例子和圖示來幫助學(xué)生理解這些抽象的概念。

其次，在組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作流程不夠熟悉，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了一些不必要的失誤。這提醒我，在今后的教學(xué)中，需要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，提前讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)流程。

另外，在課后作業(yè)的批改中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對牛頓第二定律的應(yīng)用還不夠熟練，這說明我在課堂上的講解和練習(xí)可能還不夠充分。在今后的教學(xué)中，我會(huì)增加一些針對性的練習(xí)，幫助學(xué)生更好地理解和掌握這個(gè)定律。典型例題講解例題1：

一個(gè)物體質(zhì)量為2kg，受到一個(gè)水平方向的力F=10N作用，求物體的加速度。

解答：

根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，所以加速度a=F/m。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，得a=10N/2kg=5m/s2。

例題2：

一輛小車質(zhì)量為1000kg，以20m/s的速度行駛，受到一個(gè)阻力f=400N，求小車受到的加速度。

解答：

阻力f即為作用在小車上的力，根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，所以加速度a=F/m。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，得a=400N/1000kg=0.4m/s2。

例題3：

一個(gè)物體質(zhì)量為m，受到兩個(gè)互成90度的力F1和F2作用，已知F1=30N，F(xiàn)2=40N，求物體的加速度。

解答：

物體受到的兩個(gè)力互成90度，因此它們的合力F=√(F12+F22)。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，得F=√(302+402)≈50N。

根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，所以加速度a=F/m。

由于題目未給出物體的質(zhì)量m，因此無法直接計(jì)算加速度a。

例題4：

一個(gè)物體質(zhì)量為5kg，受到一個(gè)作用力F=20N，初始速度為0，求物體在2秒內(nèi)的位移。

解答：

根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，所以加速度a=F/m。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，得a=20N/5kg=4m/s2。

物體在2秒內(nèi)的位移s，可以用公式s=1/2at2計(jì)算。

代入已知數(shù)據(jù)，得s=1/2×4m/s2×(2s)2=8m。

例