第2節(jié)牛頓第二定律

1、第 2節(jié) 牛頓第二定律教學課題牛頓第二定律必修1 司南版（山東科技出版社）第六章第二節(jié)學習任務分析普通高中物理課程標準選修1模塊的內(nèi)容標準中涉及本節(jié)的內(nèi)容有“通過實驗，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系。理解牛頓運動定律，用牛頓定律解釋生活中的有關的問題。認識單位制在物理學中的重要意義。知道國際單位制中的力學單位?！北竟?jié)課學習任務主要有通過實驗測量加速度、力、質(zhì)量，分別作出表示加速度與力、加速度與質(zhì)量的關系的圖象，根據(jù)圖象寫出加速度與力、質(zhì)量的關系式。體會探究過程中所用的科學方法。通過定律的探究過程，滲透物理學研究方法（運用控制變量法、實驗歸納法研究三個變量的關系），是整個物理教學的重要內(nèi)容

2、和任務。應使學生明確對于牛頓第二定律應深入理解、全面掌握，即理解個物理量和公式的內(nèi)涵和外延。重點難點分析1、同時講清實驗裝置、原理，讓學生體會到物理的研究的方法。做好實驗，讓學生觀察并讀取數(shù)據(jù)，從而有說服力的歸納出牛頓第二定律，因此，熟練且準確的操作實驗就是本課的重點。2、深入理解牛頓第二定律是本節(jié)課的教學難點學情分析學生在初中物理中和高中物理前面的章節(jié)中已學習了牛頓第一定律（慣性）的知識，這些都為本節(jié)學習準備了知識基礎；本章導入“跨越失控的對話”，通過比較三個代表人物對力與運動問題的觀點，激發(fā)了學生進一步探索的求知欲。牛頓第二定理通過加速度把物體的運動和受力緊密的聯(lián)系在一起，使前三章構成一個

3、整體，是解決力學問題的重要工具。應使學生明確對于牛頓第二定律應深入理解、全面掌握，即理解個物理量和公式的內(nèi)涵和外延。因此在課堂上要通過多種方法和包括計算機模擬、視頻錄像等多媒體教學手段，為學生學習創(chuàng)設情景。教學目標知 識與技能1學會用控制變量法探究加速度與力和質(zhì)量的關系；2能熟練地應用圖象法分析處理數(shù)據(jù)；3理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道定律的確切含義；4會應用牛頓第二定律解釋生活中的相關現(xiàn)象，并能運用牛頓第二定律進行定量計算。5了解國際單位制的組成并知道力學單位制中的基本單位及導出過 程與方法1通過演示實驗及數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)學生觀察、分析、歸納總結的能力；通過實際問題的處理，培養(yǎng)良好的書面表達能力

4、2滲透物理學研究方法的教育。實驗采用的控制變量法對物體的a、F、m三個物理量的關系；運用列表、畫圖法處理數(shù)據(jù)，使學生知道結論是如何得出；認識到實驗歸納總結物理規(guī)律是物理學研究的重要方法。情感態(tài)度與價值觀1培養(yǎng)認真的科學態(tài)度，嚴謹、有序的思維習慣。2在整個教學過程中，讓學生學會科學的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法，培養(yǎng)學生的科學探究能力。教學媒體運用1分組實驗：木板、小車、打點計時器、電源、細線、鉤碼、天平、刻度尺、紙帶。2圖片展示：跳高冠軍沫蟬（附資料介紹）3視頻錄像片段：原始火車與馬車賽跑場面（可用圖片代替）。PPT教學演示課件課時安排2節(jié)課連排教 學 程 序 設 計教學程序教 師 活 動學生活動教

5、學資源創(chuàng)設情境引入新課提出問題：火車與馬車賽跑，誰比較快？答案可能多種：由生活經(jīng)驗出發(fā)，大部分學生想當然認為是火車快展示圖片或播放視頻播放視頻：1814年，英國人斯大林蒂芬遜制造出世界上第一輛蒸氣機車，當時有人駕著一國輛馬車和它賽跑。新生的火車丑陋笨重。走得很慢，漂亮的馬車驕傲地跑在彰面。而且火車由于沒裝彈簧，把路基都震壞了。然而斯蒂芬遜并沒因比賽失敗而灰心，他不斷改進機車，堅信火車具有馬車所無法媲美的前途。與生活經(jīng)驗沖突引發(fā)思考為什么呢？師分析：在相同的位移內(nèi)，初速度都為零，根據(jù)，只要加速度大，時間就小，比較快。說明：馬車的加速度比火車的加速度大為什么呢？師進一步引導，拋出問題：影響加速度大

6、小的因素有哪些？陷入思考，重新分析發(fā)現(xiàn)：馬車盡管拉力小，但是質(zhì)量也小；火車拉力大，但是質(zhì)量也大。再從生活經(jīng)驗出發(fā)：A、用不同的力推同一輛車，B、用相同的力推不同的空車和滿載的車。學生討論提出假設：物體所獲得的加速度，由它的質(zhì)量和它所受到合外力共同決定。各新課教學新課教學新課教學新課教學新課教學新課教學如何設計一個實驗來檢驗這一假設是否正確？思考、討論設計實驗驗證控制變量法教學假設加速度a與質(zhì)量m及合外力F都有關，要確定它們的關系，就必須運用控制變量法，保持其中一個量不變，研究另兩個量的關系。1、 保持質(zhì)量不變，探究加速度與外力的關系2、 保持外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關系其中，m與F都有直接

7、測量的工具；a雖不能直接測量，但可以利用打點計時器在紙帶上打出的點，通過計算得出物體運動的加速度學生思考設計實驗（方案一）以小車、打點計時器、紙帶、長木板、細線、小桶、鉤碼、砝碼、刻度尺、天平為器材，研究小車的運動。用天平測出小車的質(zhì)量M，算出砝碼的總重力當作小車受到的拉力F，從打點計時器打出的紙帶上測出S，由S=T2計算出小車的加速度。木板、小車、打點計時器、電源、細線、鉤碼、天平、刻度尺、紙帶討論該方案分析有摩擦力存在，為了使小車所受的拉力約等于鉤碼重力，以及如何消除摩擦力的影響？將木板無滑輪的一端墊高，用重力的分力來抵消摩擦力，以使小車不掛重物時恰能勻速運動?？砷喿x課本106-107第5

8、自然段的內(nèi)容。進一步討論：鉤碼的重力大小一定等于小車所受合外力的大??？思考發(fā)現(xiàn)：小車和鉤碼都在運動，鉤碼的重力應該是兩個物體的合外力。必要說明：只要重物的質(zhì)量遠小與小車的質(zhì)量，那么可近似認為重物所受的重力大小等于小車所受合外力的大小。確定方案，準備實驗讓學生認清實驗誤差（系統(tǒng)誤差）1、加速度與物體受力的關系（保持質(zhì)量不變）表一師巡視指導實驗次數(shù)加速度a（m/s2）小車受力F（N）1232、加速度與物體質(zhì)量的關系（保持外力不變）表二：師巡視指導實驗次數(shù)加速度a（m/s2）小車質(zhì)量m/kg123根據(jù)所的數(shù)據(jù)，描點作圖。利用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的重要方法。將實驗中得到的數(shù)據(jù)通過描點作圖，可以非常直

9、觀地看出兩個物理量的關系，也可以有效地減少實驗誤差，確定并排除實驗中測得的一些錯誤數(shù)據(jù)。圖一：aF圖象oaFF 師巡視指導圖二：am圖象oam 圖三：a-圖象oa1/m 學生總結得出如下結論。1、當保持m不變時，a與F成正比。2、當保持F不變時，a與m成反比。（老師指定的或學生自愿，具有代表性的小組發(fā)言。每個小組發(fā)言后進行師生共同評價，特別是對圖象畫的情況進行評價，引導學生今后應注意些什么）教師：牛頓在進行大量的實驗后，發(fā)現(xiàn)上述兩個結論都是正確的，并綜合得出 或 這就是著名的牛頓第二定律。用文字可表述為：物體的加速度跟它所受的合外力成正比，跟它的質(zhì)量成反比。（學生回答，教師板書）教師：如果把上

10、述的綜合結論寫成等式，應是 。那么這里的比例系數(shù)k應取何值呢？這就跟各物理量所使用的單位有關了。還記得初中就學過的力的單位嗎？學生：是牛頓，用N表示。教師：實際上，這個單位就是根據(jù)牛頓第二定律規(guī)定的，即把可以使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力規(guī)定為1N。所以 1N = 1 kgm/s2因此，當F、m、a三個物理量都采用國際單位制時，k = 1，公式可簡化為（板書）運用公式解釋：鈦合金具有密度小，硬度大，同樣的體積，相對其他材料，質(zhì)量小的特點，用在制造飛機上，同樣的牽引力，產(chǎn)生較大的加速度。學有所用有人在飛機埸的跑道上曾嘗試過讓戰(zhàn)斗機和賽車進行比賽，結果戰(zhàn)斗機在跑道上（騰空之前）的加速

11、度仍大于賽車的加速度，賽車的質(zhì)量比戰(zhàn)斗機的小，為什么加速度反而不如戰(zhàn)斗機的加速度大呢？這本節(jié)的實驗相矛盾嗎？學生自己嘗試解決力學單位制教師：對物理量單位的規(guī)定是一件大事，關系到國際科學技術的交流和商業(yè)的往來，必須有一個國際的標準。請閱讀課本“力學單位制”的內(nèi)容。并發(fā)表自己的見解或提出疑問。教師：就學過的物理量中，有哪些物理量的單位是導出單位？學生可能回答（比如：速度m/s、密度kg/m3、壓強Pa等）在本教材中統(tǒng)一采用國際單位制單位，所以以后在用公式進行計算的時候，如果已知量都采用國際單位制單位，計算結果也必然是國際單位制單位。因此，在計算時所列的等式中就不必一一寫出每個物理量的單位，只要在計

12、算結果的數(shù)據(jù)后面正確寫出待求量的單位就可以了。（示范解題）注意規(guī)范介紹：根據(jù)自然雜志報道：最新研究顯示，身體僅6mm長的昆蟲沫蟬，最高跳躍高度可達70cm，這相當于標準身高男性跳過210m高的摩天大樓，其跳躍能力遠遠超過了人們以前所認為的自然界跳高冠軍跳蚤。當沫蟬起跳時，加速度可達到4000m/s2。求它起跳時所承受的地面對它的支持力是其體重的多少倍？作業(yè)布置作業(yè)：（1）P113第36題教學設計點評本節(jié)課教學設計的思路是：首先從生活實際出發(fā)，展示不同車子的啟動視頻，提出物體的加速度是由哪些因素決定的這個問題，激發(fā)學生的求知欲望，引導學生根據(jù)自己已有的經(jīng)驗進行定性探究，在此基礎上，進一步引導學生

13、應用控制變量法進行定量探究，讓學生經(jīng)歷自己設計實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象與記錄實驗數(shù)據(jù)、全班合作處理實驗數(shù)據(jù)、分析實驗數(shù)據(jù)得出結論的過程，最后總結出牛頓第二定律的數(shù)學表達式。體現(xiàn)新課程以學生為主體的理念。在探究過程中重視以下因素：1猜想假設、2制定計劃與設計實驗、3進行實驗與收集數(shù)據(jù)、4分析與論證、5交流與合作。本實驗的誤差來源：因原理不完善引起的誤差，本實驗用砂和砂桶的總重力mg代替小車的拉力，而實際小車所受的拉力要小于砂和砂桶的總重力，這個砂和砂桶的總質(zhì)量越接近小車和砝碼的總質(zhì)量，誤差越大，反之砂和砂桶的總質(zhì)量越小于小車和砝碼的總質(zhì)量，由此引起的誤差就越小因此滿足砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量