高中物理《牛頓第二定律》說課稿和課堂實錄

《牛頓第二定律》說課稿一、教材分析牛頓第二定律是動力學(xué)的核心規(guī)律，動力學(xué)又是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，也是進一步學(xué)習(xí)熱學(xué)，電學(xué)等其它部分知識所必須掌握的內(nèi)容。所以，牛頓第二定律是本章的中心內(nèi)容，更是本章的教學(xué)重點。為了使學(xué)生對牛頓第二定律的認識自然、和諧，本節(jié)之前的“運動狀態(tài)的改變”就是起到了承上啟下的作用。承上，使學(xué)生對第一定律的認識得到強化；啟下，即是通過實例的分析使學(xué)生定性地了解了牛頓第二定律的內(nèi)容。本節(jié)教材是在前一節(jié)的基礎(chǔ)上借助電腦通過實驗分析，再進行歸納后總結(jié)出定量描述加速度，力和質(zhì)量三者關(guān)系的牛頓第二定律。由實驗歸納總結(jié)出物理規(guī)律是我們認識客觀規(guī)律的重要方法。由于本實驗涉及到三個變量:a，m，F(xiàn)，因此我們用控制變量的方法來進行研究：先確定物體的質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再確定力，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。在以后學(xué)習(xí)氣體的狀態(tài)變化規(guī)律，平行板電容器的電容，金屬導(dǎo)體的電阻等內(nèi)容中都用到了這一方法。控制變量法也是我們研究自然，社會問題的常用方法。通過教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論的兩種常用方法一列表法和圖象法，了解圖象法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點：直觀，減小誤差（取平均值的概念），及圖象的變換，從a-m圖(曲線)變到a-1/m圖(直線)，在驗證玻-馬定律中也用了這種方法。根據(jù)以上分析，我們知道本節(jié)課的教學(xué)目的不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容和意義，重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的；在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段；在實驗過程中如何控制實驗條件和物理變量，如何用數(shù)學(xué)公式表達物理規(guī)律。讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生記住牛頓第二定律的表達式；理解各物理量及公式的物理意義；了解以實驗為基礎(chǔ)，經(jīng)過測量，論證，歸納總結(jié)出結(jié)論并用數(shù)學(xué)公式來表達物理規(guī)律的研究方法，使學(xué)生體會到物理規(guī)律的簡單美。本節(jié)課的重點是成功地進行了演示實驗和用電腦對數(shù)據(jù)進行分析。這是本節(jié)課的核心，是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵。二、說教法和學(xué)法本節(jié)課采用以電腦輔助演示實驗為主的，知識教學(xué)與科學(xué)方法教育相結(jié)合的“同步調(diào)控”模式。按系統(tǒng)論的整體性功能原理，整體功能要大于各要素功能之和。物理的知識，方法，能力，科學(xué)態(tài)度等都是教學(xué)的要素，如果把這些要素有機地聯(lián)系起來，達到共同促進的作用，則物理教學(xué)的效果會更好，更有利于提高學(xué)生的素質(zhì)。“同步調(diào)控”模式中，沒有單純地就方法講方法，而是將知識的學(xué)習(xí)，方法的掌握，能力的培養(yǎng)，實事求是的科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成有機地結(jié)合起來，就是基于系統(tǒng)的整體性功能原理考慮的。再則，按教學(xué)論中教為主導(dǎo)，學(xué)為主體的原則，教師的任務(wù)是制訂目標，組織教學(xué)活動，控制教學(xué)活動的進程，并隨機應(yīng)變，排除障礙，并承認和尊重學(xué)生的主體地位。"同步調(diào)控"的模式既注意了教的作用，將教師置于"調(diào)控"地位。同時，更注意了學(xué)生的主體作用，有意識地設(shè)置教學(xué)活動的環(huán)境，讓學(xué)生參與實驗的設(shè)計，邊演示，邊提問，讓學(xué)生邊觀察，邊思考，再從實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出結(jié)論，最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏，給學(xué)生充分的時間進行思考和討論，如從a-m圖象，猜想a與m成反比，然后畫出a-1/m圖，得出正確的結(jié)論。讓學(xué)生在教學(xué)活動中學(xué)習(xí)知識，掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)造力及實事求是的科學(xué)態(tài)度，以達到規(guī)定的教學(xué)目標和最佳效果。三、說教學(xué)程序1.問題引入新課光滑水平面上的物體受水平拉力作用而做加速運動，引導(dǎo)學(xué)生分析物體的質(zhì)量，加速度，拉力三者之間的定性關(guān)系，鼓勵學(xué)生進行猜測，它們成正比，成反比，不成比例等。然后指明本節(jié)課我們大家一起來探索得出三者之間的定量關(guān)系，從而導(dǎo)出課題——牛頓第二定律。這樣導(dǎo)入的用意是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和參于探索的積極性。2.設(shè)計實驗方案在引入課題后，啟發(fā)學(xué)生思考:我們?nèi)绾蝸硌芯縁，m，a三者之間的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生得出用實驗法先確定m，研究a與F的關(guān)系；再確定F，研究a與m的關(guān)系，最后得出三者的定量關(guān)系。由于教材(必修第一冊，人教版)中牛頓第二定律實驗不足（夾子很難同時夾住兩細線；由于線的彈力，小車要反沖后才能停下，實驗誤差大），我設(shè)計了用電腦輔助來探索a與F，m關(guān)系的實驗，如附圖。遮光片寬度L，通過光電門時間分別t1和t2，兩只光電門間距為s。當(dāng)滑塊通過光電門時，光電門產(chǎn)生一個脈沖，通過計時器中的三極管放大后，從計算機LPT口輸入，調(diào)用計算機定時中斷來計算時間，然后利用公式計算出加速度的值，結(jié)果顯示在表格中，同時在坐標圖上標上點，實驗結(jié)束后，程序提供一個畫直線模塊，可用光標來控制直線的斜率。3.進行實驗探索請兩位同學(xué)上臺操作，其他同學(xué)邊觀察，邊思考，教師控制電腦。先保持物體質(zhì)量為200g不變，測出拉力分別為0.05N，0.10N,0.15N和0.20N時的加速度，填入表中和a-F圖上，顯示投影在大屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生得出a∝F的結(jié)論。然后再保持拉力為0.10N不變，測出物體的質(zhì)量分別為200g，282g，332g和382g時的加速度，填入表中和a-m圖上。在a-m圖上可看到隨m的增大a逐漸減小，但它們的關(guān)系不明確。引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測a與m成反比，再畫出a-1/m圖，得到結(jié)論a∝1/m。4.分析歸納結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，得出F=kma，在國際單位制中，定義1N=1kg?m/s2就可以得出牛頓第二定律F=ma。然于進行合理的外推，當(dāng)物體受幾個力作用而做加速運動時，F(xiàn)應(yīng)為合力。由于力和加速度都是矢量，引導(dǎo)學(xué)生通過實例得到加速度的方向與合外力的方向一致。5.應(yīng)用鞏固練習(xí)通過三道典型的問答和計算題，鞏固學(xué)生對牛頓第二定律中各物理量的意義和加速度方向與合外力方向一致的理解，為進一步用牛頓第二定律解決實際問題打下基礎(chǔ)。6.總結(jié)告訴學(xué)生我們本節(jié)課學(xué)的牛頓第二定律是把力和運動聯(lián)系起來的橋梁，是我們解決許多力學(xué)乃至整個物理問題的一個重要武器，是我們學(xué)習(xí)物理的一個重點，要求大家很好地理解，掌握，應(yīng)用它。而這節(jié)課所用的電腦輔助的實驗歸納法是人們研究自然，社會的一種常用方法，列表法和圖象法是處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法，我們還學(xué)了用數(shù)學(xué)公式來表達物理規(guī)律的方法，希望大家熟悉并能運用這些方法?！杜ｎD第二定律》課堂教學(xué)實錄【教學(xué)目標】：知識與技能1．掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式．2.理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系．3．知道在國際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的．4．會用牛頓第二定律的公式進行有關(guān)的計算．過程與方法1．通過對上節(jié)課實驗結(jié)論的總結(jié)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系，進而總結(jié)出牛頓第二定律，體會大師的做法與勇氣．2．培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力．情感態(tài)度與價值觀1．滲透物理學(xué)研究方法的教育．2．認識到由實驗歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法．3．通過牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．【教學(xué)重點、難點】：教學(xué)重點牛頓第二定律的特點．教學(xué)難點1．牛頓第二定律的理解．2．理解k＝1時，F(xiàn)=ma．【教學(xué)方法】：探究、講授、討論、練習(xí)【教學(xué)手段】：多媒體課件【課時安排】：新授課（2課時）【教學(xué)過程】：[新課導(dǎo)入]師：利用多媒體播放上節(jié)課做實驗的過程，引起學(xué)生的回憶，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生再一次體會成功的喜悅，迅速把課堂氛圍變成研究討論影響物體加速度原因這一課題中去．學(xué)生觀看，討論上節(jié)課的實驗過程和實驗結(jié)果．師：通過上一節(jié)課的實驗，我們知道當(dāng)物體所受的力不變時物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系?生：當(dāng)物體所受的力不變時物體運動的加速度與物體所受的作用力成正比，師：當(dāng)物體所受力不變時物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系?生：當(dāng)物體所受的力不變時物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比．師：當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時，物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關(guān)系呢?[新課教學(xué)]一、牛頓第二定律師：通過上一節(jié)課的實驗，我們再一次證明了：物體的加速度與物體的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．師：如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來?生：a∝F/m師：如何把以上式子寫成等式?生：需要引入比例常數(shù)ka＝kF/m師：我們可以把上式再變形為F=kma．選取合適的單位，上式可以，簡化。前面已經(jīng)學(xué)過，在國際單位制中力的單位是牛頓．其實，國際上牛頓這個單位是這樣定義的：質(zhì)量為1kg的物體，獲得1m／s2的加速度時，受到的合外力為1N，即1N=1kg·m／s2．可見，如果各量都采用國際單位，則k=1，F(xiàn)＝ma這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式．師：牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系，還描述了它們的方向關(guān)系，結(jié)合上節(jié)課實驗的探究，它們的方向關(guān)系如何?生：質(zhì)量m是標量，沒有方向．合力的方向與加速度方向相同．師：對，我們?nèi)绾斡谜Z言把牛頓第二定律表達出來呢?生：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同．師：加速度的方向與合外力的方向始終一致，我們說牛頓第二定律具有同向性。[討論與交流](多媒體演示課件)一個物體靜止在光滑水平面上，從某一時刻開始受到一個方向向右、大小為5N的恒定外力作用，若物體質(zhì)量為5kg，求物體的加速度．若2s后撤去外力，物體的加速度是多少?物體2s后的運動情況如何?學(xué)生進行分組討論師：請同學(xué)們踴躍回答這個問題．生：根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，可得a=F/m，代入數(shù)據(jù)可得a＝lm／s2，2s后撤去外力，物體所受的力為零，所以加速度為零．由于物體此時已經(jīng)有了一個速度，所以2s以后物體保持勻速直線運動狀態(tài)．師：剛才這位同學(xué)說2s后物體不再受力，那么他說的對不對呢?生：不對．因為此時物體仍然受到重力和水平地面對它的支持力．師：那么在這種情況下的加速度又是多少呢?生：仍然是零，因為重力和支持力的合力為零，牛頓第二定律中物體所受的力是物體所受的合力，而不是某一個力．師：非常好．以后我們在利用牛頓第二定律解題時一定要注意這個問題，即用物體所受的合力來進行處理．[課堂訓(xùn)練]討論a和F合的關(guān)系，并判斷下面哪些說法不對，為什么．A．只有物體受到力的作用，物體才具有加速度B．力恒定不變，加速度也恒定不變C.力隨著時間改變，加速度也隨著時間改變D．力停止作用，加速度也隨即消失答案：ABCD教師點評：牛頓第二定律是表示力的瞬時作用規(guī)律，描述的是力的瞬時作用效果是產(chǎn)生加速度．物體在某一時刻加速度的大小和方向，是由該物體在這一時刻所受到的合外力的大小和方向來決定的．當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，F(xiàn)＝ma對運動過程的每一瞬間成立，加速度與力是同一時刻的對應(yīng)量，即同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失．這就是牛頓第二定律的瞬時性．師：根據(jù)牛頓第二定律，即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度，那么我們用一個較小的力來水平推桌子，為什么沒有推動呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?生：不矛盾，因為牛頓第二定律中的力是合力．師：如果物體受幾個力共同作用，應(yīng)該怎樣求物體的加速度呢?生：先求物體幾個力的合力，再求合力產(chǎn)生的加速度．師：好，我們看下面一個例題．多媒體展示例題(例1)一物體在幾個力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)使其中向東的一個力F的值逐漸減小到零，又逐漸使其恢復(fù)到原值(方向不變)，則……()A．物體始終向西運動B．物體先向西運動后向東運動C.物體的加速度先增大后減小D．物體的速度先增大后減小生l：物體向東的力逐漸減小，由于原來合力為零，當(dāng)向東的力逐漸減小時，合力應(yīng)該向西逐漸增大，物體的加速度增大，方向向西．當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時，物體的合力再次為零，加速度減小．所以加速度的變化情況應(yīng)該先增大后減?。?：物體的加速度先增大后減小，所以速度也應(yīng)該先增大后減?。?：這種說法不對，雖然加速度是有一個減小的過程，但在整個過程中加速度的方向始終和速度的方向一致，所以速度應(yīng)該一直增大，直到加速度為零為止．師：對．一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒有直接的關(guān)系，只要加速度的方向和速度的方向一致，速度就一直增大．多媒體展示例題(例2)某質(zhì)量為1000kg的汽車在平直路面上試車，當(dāng)達到72km／h的速度時關(guān)閉發(fā)動機，經(jīng)過20s停下來，汽車受到的阻力是多大?重新起步加速時牽引力為2000N，產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大?(假定試車過程中汽車受到的阻力不變)生：物體在減速過程的初速度為72km／h＝20m／s，末速度為零，根據(jù)a＝(v-vo)/t得物體的加速度為a＝一1m／s2，方向向后．物體受到的阻力f＝ma＝一l000N．當(dāng)物體重新啟動時牽引力為2000N，所以此時的加速度為a2=(F+f)/m＝1m／s2，方向向車運動的方向．師：根據(jù)以上的學(xué)習(xí)，同學(xué)們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應(yīng)用時的一般步驟．1．確定研究對象．2．分析物體的受力情況和運動情況，畫出研究對象的受力分析圖．3．求出合力．注意用國際單位制統(tǒng)一各個物理量的單位．4．根據(jù)牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律建立方程并求解．師：牛頓第二定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位，希望同學(xué)們能夠理解牛頓第二定律并且能夠熟練地應(yīng)用它解決問題．[課堂訓(xùn)練]如圖4—3—1所示，一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動，滑到頂點后又返回斜面底端