江西省南昌三中高中物理 4.3牛顿第二定律教学设计 新人教版必修1.doc

4.3 牛顿第二定律教学设计一、教材分析高中物理新课程标准中要求学生对牛顿第二定律有一定的理解和掌握。作为教师首先要对新标准做出自己的分析和判断，结合新标准要求，认识到要达到该标准不仅要使学生了解牛顿第二定律的内容，更重要的是让学生认识到牛顿第二定律在现实生活中应用的重要性，以及如何利用该定律来解决实际问题，更不能忽略要在教学过程中时刻注意对学生学习能力的培养。本章教科书将牛顿第二定律的探究实验和公式表达分成两节内容，目的在于加强探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位，渗透物理学研究方法，牛顿第二定律是整个物理教学的重要内容和任务，牛顿第二定律的首要价值应该是确立了力与运动之间的直接关系，即因果关系。这是人类认识世界的常用方法。所以本节课不只是让学生掌握牛顿第二定律，更应知道定律是如何得出的。本节内容首先在上节课实验的基础上，通过分析说明，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，牛顿第二定律的表达式。其中蕴涵有丰富的知识与技能、过程与方法目标；而对牛顿第二定律的深入理解，除了这两维目标外，更要注重对学生思想观念和心理的影响。教科书突出了“牛顿” 单位定义的物理意义，它是为后面学习单位制的内容作准备的，使得kl，得到牛顿第二定律的简单形式fma。使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义。牛顿第二定律通过加速度将物体的运动和受力紧密联系，使前三章构成一个整体，这是解决力学问题的重要工具。应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解各物理量和公式的内涵和外延，避免重公式、轻文字的现象。数学语言可以简明地表达物理规律，使其形式完善、便于记忆，但它不能替代文字表述，更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况。否则就会将活的规律变为死的公式。二、教学目标【知识与技能】1、能准确表述牛顿第二定律2、能根据对1n的定义，理解牛顿第二定律的数学关系式是如何从f=kma变成f=ma的。3、知道牛顿第二定律是针对质点使用的，因此关系式中的f应是质点所受的合力。能从同时性、矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律，理解为什么说牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁。4、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题。初步体会牛顿第二定律在认识自然过程中的有效性和价值。【过程与方法】1、以实验为基础，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律。2、培养学生的概括能力和分析推理能力。【情感、态度与价值观】1、渗透物理学研究方法的教育。2、认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。三、教学重点牛顿第二定律四、教学难点牛顿第二定律的意义五、教学方法1、复习回顾，创设情景，归纳总结；2、通过实例的分析、强化训练，使学生理解牛顿第二定律的意义。六、教学用具：多媒体等七、教学过程引入新课:一、牛顿第二定律教师活动：利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像资料。教师提出问题，启发引导学生讨论它们的速度的变化快慢即加速度由哪些因素决定？学生活动：学生观看，讨论其可能性。点评：通过实际问题及现象分析，激发学生学习兴趣，培养学生发现问题的能力教师活动：提出问题让学生复习回顾：l、物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？2、物体的加速度与其质量之间存在什么关系？学生活动：学生回顾思考讨论。教师活动：（进一步提出问题，完成牛顿第二定律探究任务的引入）物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？学生活动：学生思考讨论，并在教师的引导下，初步讨论其规律点评；通过多媒体演示及学生的讨论，复习回顾上节内容，激发学生的学习兴趣。培养学生发现问题、探究问题的能力。教师活动：学生分析讨论后，教师进一步提出问题：l、牛顿第二定律的内容应该怎样表述？2、它的比例式如何表示？3、各符号表示什么意思？4、各物理量的单位是什么？其中，力的单位“牛顿”是如何定义的？学生活动：学生讨论分析相关问题，记忆相关的知识。教师活动：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况，当物体受到几个力作用时，上述规律又将如何表述？学生活动：学生讨论分析后教师总结：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。点评：培养学生发现一般规律的能力教师活动：讨论a和f合的关系，并判断下面哪些说法不对？为什么？a、只有物体受到力的作用，物体才具有加速度b、力恒定不变，加速度也恒定不变。c、力随着时间改变，加速度也随着时间改变。d、力停止作用，加速度也随即消失。e、物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。f、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。学生活动：学生讨论分析后教师总结：力是使物体产生加速度的原因，力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性和独立性点评：牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的，但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况，以及应用于变力作用的某一瞬时。牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心，是本章的重点和中心内容，在力学中占有很重要的地位，一定要深入理解牛顿第二定律的确切含义和重要意义。理解：(1)因果关系：只要物体所受合力不为零(无论合力多么的小)，物体就获得加速度，即力是产生加速度的原因，力决定加速度，力与速度、速度的变化没有直接关系。如果物体只受重力g=mg的作用，则由牛顿第二定律知物体的加速度为a=。即重力是使物体产生重力加速度g的原因，各地的g值略有差异，通常取g=98ms2。在第一章学习重力一节时，给出了重量和质量的关系式g=mg，g是以比例常数引人的，g=98nkg。现在可以证明，这个比例常数就是重力加速度，98nkg与98ms2等价。(2)矢量关系：f合=ma是一个矢量式，加速度a与合外力f合都是矢量，物体加速度的方向由它所受的合外力的方向决定且总与合外力的方向相同(同向性)，而物体的速度方向与合外力方向之间并无这种关系。这样知道了合外力(或加速度)的方向，就知道了加速度(或合外力)的方向。(3)瞬时对应关系：牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用规律，物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，f合=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生(虽有因果关系但却不分先后)、同时变化、同时消失。(4) 独立对应关系：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理)，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生的加速度叠加(按矢量运算法则)的结果。(5) 同体关系：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的，所以解题时一定把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。二、由牛顿第二定律可以清楚地认识到运动和力的关系1.物体运动的性质由所受合力f合的情况决定。2.物体运动的轨迹由所受合力f合和它的初速度v0共同决定。3.物体做加速直线运动的条件：f合和v0的方向沿同一直线且同向。三、应用牛顿第二定律解题的一般步骤： (1)确定研究对象(在有多个物体存在的复杂问题中，确定研究对象尤其显得重要)。 (2)分析研究对象的受力情况，画出受力图。(3)选定正方向或建立直角坐标系。通常选加速度的方向为正方向，或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同的力(或速度)取正值；与正方向相反的力(或速度)取负值。 (4)求合力(可用作图法，计算法或正交分解法)。 (5)根据牛顿第二定律列方程。 (6)必要时进行检验或讨论。教师活动：出示例题引导学生一起分析、解决。例题1：某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达到100kmh的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000 n，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。例题 2：一个物体，质量是2 kg，受到互成 120角的两个力f1和f2的作用。这两个力的大小都是10n，这两个力产生的加速度是多大？学生活动：学生在实物投影仪上讲解自己的解答并相互讨论；教师总结用牛顿第二定律求加速度的常用方法。点评：通过分析实例，培养学生进行数据分析，加深对规律的理解能力，加强物理与学生生活实践的联系。四、课堂总结、点评教师活动：教师引导学生总结所研究的内容。牛顿第二定律概括了运动和力的关系。物体所受合外力恒定，其加速度恒定；合外力为零，加速度为零。即合外力决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况。因此，牛顿第二定律把前几章力和物体的运动构成一个整体，其中的纽带就是加速度。学生活动：学生自己总结后作答，其他同学补充。点评：培养学生的概括和总结能力。五、课堂练习对牛顿第二定律的理解1、下列对牛顿第二定律的表达式fma及其变形公式的理解，正确的是：a、由fma可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比；b、由mfa可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比；c由afm可知，物体的加速度与其所受的合外力成正比，与其质量成反比；d、由mfa可知，物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得。2、在牛顿第二定律公式fkma中，有关比例常数k的说法正确的是：a、在任何情况下都等于1b、k值是由质量、加速度和力的大小决定的c、k值是由质量、加速度和力的单位决定的d、在国际单位制中，k的数值一定等于1力和运动的关系3、关于运动和力，正确的说法是a、物体速度为零时，合外力一定为零b、物体作曲线运动，合外力一定是变力c、物体作直线运动，合外力一定是恒力d、物体作匀速运动，合外力一