《牛顿第二定律》教案.doc

南通市“信息化”大赛 选修（物理）：牛顿运动定律南通市职业学校信息化大赛参评教案参评组别 中 职 参评课程 物 理（选修） 单元名称 牛顿第二定律 单元整体设计说明一、教材分析1教材版本使用教材为中等职业教育课程改革国家规划新教材物理（通用类）修订版，高等教育出版社出版，2014年5月第4次印刷，全国中等职业教育教材审定委员会审定，总主编为胡炳元 、詹必文，主编为张明明。本教材也是省联院指定的教材。2地位和作用牛顿运动定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础，是职业学校物理选修，乃至整个物理学习的重要组成部分。牛顿运动定律是物理（通用类）修订版第一章第5单元的内容。承接前面2、3、4单元对简单机械运动和物体的受力的学习，本单元主要讨论了力的作用效果-力是改变物体运动状态的原因。通过对牛顿第一定律和牛顿第二定律的学习，能够掌握并运用规律进行解题 。从结构安排来看，牛顿运动定律是匀变速直线运动和力的学习的延续，同时学好牛顿运动定律能够为后面机械能的学习做准备，为研究功能关系的规律奠定基础，所以在内容的安排上起到承上启下的作用。二、学情分析 1.知识储备在初中物理学习阶段，中职生虽已经初步学习过力、质量、速度、惯性等基本概念，且能够对物体进行简单的受力分析，并对力的作用效果有一定的理解，对中职物理学习已经有了一定的基础性知识储备，但他们对中职物理知识的建立仍处于不完整的阶段，在理解上有一定的偏差。本章的任务就是在初中物理学习的基础上完善对力的基本概念和力的作用效果的认知，通过感受现实情境中存在的力与运动关系，帮助学生理解建立动力学完整的知识体系，最终能够应用物理知识和方法解决现实生活和专业学习中的问题。2.认知能力对于计算机专业的一年级学生，他们思维比较活跃，处于感性思维向理性思维的转化期，已经初步具备了一定的探究能力，能在老师的引导下开展合作学习，上进心较强。不足之处在于习惯从直观形象的生活经验中找规律，缺乏自信，表现欲望不强（受多方面因素影响），虽有一定的解题能力，但应用意识还有待加强，因此教学设计和课堂氛围调节至关重要。3.学习习惯在中职物理学习的起始阶段，因受基础教育升学压力的影响，中职生大都以解题能力的高低来评价自己学习的成败。习惯于听老师陈述，却不擅长于讨论交流；习惯于背定义，不擅于分析归纳。因此他们学习主动性不强，且厌烦枯燥的文字说教。在经过一学期的教学后，本人以新颖的教风和教学亲和力，影响和改变着他们的学习习惯，特别是在教学中贴近生活和生产实际，采用现代化信息教学手段，紧密结合专业学习、职业规划和个人未来发展，激发了学生的物理学习兴趣，培养了积极的情感态度。三、教材处理 1.内容整合根据中职班学生的实际情况和本章内容特点，结合物理学科的特点，大量引用了生活中的物理元素，主要借助于实验的方法和信息化教学平台进行有效的师生合作探究。我所选择的备课内容为第一章第5单元牛顿运动定律，主要讨论牛顿第一定律和牛顿第二定律。我的备课的思路：首先从牛顿第一运动定律出发，先探讨力与运动之间有无关系，有什么样的关系，进而过渡到牛顿第二定律的学习，寻找力与加速度的具体关系。从而得出牛顿第二定律是牛顿第一定律的具体化这一结论。在教学过程中主要体现对物理规律探究的过程，以及对探究结论的理解和简单应用。2.课时安排如下：课题课时主要内容牛顿运动定律2实验探究：加速度、质量、力三者间关系（1课时）牛顿第二定律（1课时）四、设计思路学生在初中阶段已经接触过力、质量、速度、惯性等概念，对运动和力的概念已有一定的认识。本教案设计紧扣教材，采用理论-实验一体化的教学方式，结合学生对现实情境思考，使得学生能够顺其自然地弄懂力与运动之间的关系。 通过呈现一些学生熟悉的生活情境或自然现象，以实验的方法为主要手段，着力让学生体验探究规律的过程和方法，让学生尝试从物理的角度观察它们，提出一些可研究的问题并加以解决，使得学生能够初步的学会用物理的视角来解释生活现象和问题。对于这部分内容的教学，我尝试采用 “设疑、探议、讲授、评价、应用”的教学模式。“设疑” 是通过生活现象和演示实验，发出质疑，激起学生的认知冲突，给学生发现问题和提出质疑的机会。 “探议”是这一教学模式的核心，其本质是对话式探究。教学有没有对话是灌输式教学和启发式教学的分界线。这里的对话包括：学生与学生对话，学生与教师对话，学生与自己对话，经验与文本的对话， 从而培养学生自主探究的方法与能力。例如：在学习牛顿第一定律时，探讨力与运动的关系，首先让学生观察身边的物理现象，提出学生自己的观点，老师通过对话设问的方式让学生对自己的观点产生疑问，进而进入学生对话议论状态，再提出观点，再次对话议论观点，如此循环直至到达正确结论。其中“讲授”是教师剖析和讲解学生自己不能领悟的难点问题，目的还在于引起学生的经验与文本的对话。 “评价”是学生在文本与经验对话之后的应用，巩固新知，然后会产生新的异想，从而进一步对话，继续“议”。 这一过程中，教师的主要任务是引导和修正，学生在老师的引导和修正的前提下再讨论、小结，然后教师再修正、概括，其本质是在帮助学生自己建构完整的知识体系。在这一模式的基础上我创造性地整合教材，充分利用网络信息平台和资源，引用学校资源库中的各种教学资源，依托学校网络版精品课程库调取相关专业课程核心要素，以新颖的教学设计，创设教学情境，成立互助学习小组，通过多元化的评价方式检测课程教学效果，以学习活动单、学案报告等手段，总结拓展课堂知识，将课堂教学迁移到学生的生活和专业发展过程中，让每个学生经历主动参与、积极思考、合作交流、展示自我、分享成果和创新应用等学习过程，获得情感、能力、知识的全面发展，进而打造高效课堂。课题牛顿第二定律课时安排2课时【内容分析】地位“牛顿第二定律”是中职物理基础模块中的内容，要求学生理解掌握，牛顿第二定律的应用与前面所学的力学和运动学等知识相关联，是对力学和运动学知识的扩展和融合，是对学生综合能力和知识系统的提升。学情本项目教学通过控制变量法探究加速度、力、质量三个变量之间的关系，控制变量法也是研究其他变量关系的一种手段，是一种非常重要的研究方法。策略本项目教学以演示实验为载体，以学生为主体，以教师为主导，以控制变量法为手段，研究加速度与力、加速度与质量之间的关系，从而映射出牛顿第二定律的规律。将“情境设置”引入教学中，增强师生之间的互动，融入“情、境、理”的思考与钻研，以期达到学而有趣、知识固化的目的。【学习目标】知识与技能1.通过演示实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，预期培养学生分析实验数据、获取知识的能力。2.知道理解牛顿第二定律的内容及表达式，知道1N的定义,理解公式中各物理量的意义及相互关系。3.能运用牛顿第二定律求加速度，并能理解牛顿第二定律的性质。过程与方法1.运用网络资源和互动平台，创设物理情境，激发学生的学习兴趣，以小组合作以及及时的评价的手段，有效地组织学生的活动2.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。3.在实验探讨过程中，渗透科学研究方法：控制变量法、实验归纳法等。情感态度与价值观1.激发学生参与网络学习的活动，培养学生的自学能力2.让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。3.领略“控制变量法”“实验归纳法”的科学方法，理论联系实际解释生活中的物理现象。【教学重点】教学重点1通过实验分析加速度与力、加速度与质量的定量关系。2应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路和方法。解解决策通过情境教学，让学生直观感知，建立概念，通过师生讨论、交流，从解决实际问题入手，把握知识的关键点，掌握用牛顿第二定律解决运动学的一般方法。【教学难点】教学难点1通过实验分析加速度与力、加速度与质量的定量关系。2在解决动力学问题时，认识加速度的纽带作用。解决策略从学生已有的生活经验出发，通过直观性案例分析，举一反三，让学生在“做中学”，在“学中做”，通过分组、合作、探究学习，突破教学难点。【教学方法】本项目以教师演示实验为载体，学生记录数据、分析数据、寻找规律。让学生相互探讨和交流，让学生作为课堂的主宰，预期让学生感悟牛顿第二定律在生活中的应用价值。【教学手段】本项目教学创设了问题引导情境、演示实验情境、阶段练习思考情境等，情境的创设能增加师生之间的互动，以期让学生达到学而有趣、知识固化的目的，完整地完成教学项目。通过演示实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，培养学生分析实验数据、获取知识的能力。牛顿第二定律教学过程设计（第1 课时）环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境创设活动一、温故知新、创设情境1.回忆上节课所讲第一定律的内容：物体的运动不需要力来维持；力是产生加速度的原因。问题1 “力是产生加速度的原因”是否意味着力和加速度之间存在着某种联系？观看视频想想（1）在110米栏的起跑线外，中国小伙子刘翔奋力一蹬，飞一般的冲出起跑线。（2）天宫 1号成功发射升空，迅速离开地面。回答预测 物体受到的力越大，加速度越大。思考 在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里？回答预测 身体越轻，加速越快。承上一课知识点进行问题驱动。引导学生猜测加速度可能跟那些因素有关。回忆前面所讲知识联系新旧知识点。观看视频体会加速的快慢。及时复习旧知识，并引出新问题。用直观的视频吸引学生的眼球，激发学生学习兴趣。提出问题知识提醒由公式：a=VT知加速（减速）快 a大加速（减速）慢 a小讨论 物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。回答预测（1）加速度的大小与物体受到的外力的大小有关系(举例：用力踩自行车，自行车加速就会越快；汽车启动，发动机动力越大，汽车提速越快)。（2）加速度的大小与物体的质量的大小有关系 (举例：人推桌子和推椅子，椅子会加速快些)。（3）加速度的大小与物体的速度的大小有关系(说明：速度大的物体停止，所用的时间越长，所以加速度小，而速度小的物体停止运动所用的时间越短，加速度越大)。提供一些图片： 引导猜想 物体的加速度a只与它所受合外力F和物体本身的质量m有关。展示图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。知识回顾。分组讨论思考讨论，交流作答。培养学生观察对比的思维习惯。探讨方法活动二、师生合作探讨：研究a、F、m三者之间关系的方法学生回忆 初中知识：密度、体积、质量三者关系所用的实验方法。 1.实验的总思路-控制变量法2.观看PPt介绍实验装置和所研究的运动过程： 图中是两辆相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码（砝码的质量要远小于小车的质量），使两辆小车在拉力下做匀加速运动。思考 本实验中如何求小车的加速度？小车由静止开始做匀加速运动的位移与时间的关系式：相等时间内，两车加速度a1 、a2与位移X1、X2之间的关系:对比两车位移大小对比两车加速度大小提出问题，引导学生思考。投影片出示本节课所用的实验装置教师进行讲解。直观导入教学难点。引导学生思考实验的处理方法。新旧知识链接。小组合作讨论、议议、讲讲。思考与合作、讨论。类比方法培养学生知识迁移的能力。培养学生观察讨论、发现新知的思维能力。师生探究过程1 保持两车质量相等，在连接小车的绳前端分别挂一个钩码和两个钩码,使F1=2F2，将两小车拉至同一起点处,记下位置。放手后经一段时间使二小车同时停止,满足时间t相同（确保两车运动时间相等）。学生观察和记录实验数据填入下表。实验1外力位移位移之比加速度之比小车 1小车 2学生讨论归纳结论1 在质量一定的情况下，加速度与作用力F成正比，即aF思考 可以选用更直观的方式来变现这种证比关系吗？0Fa结合数学中正比例函数图像可得a-F图像：过程2 保持力绳的另一端均挂一个钩码，在一小车上加上一砝码，将两小车拉至同一起点处,记下位置。放手后经一段时间使二小车同时停止,满足时间t相同。学生观察和记录实验数据填入下表。实验2外力位移位移之比加速度之比小车 1小车 2结论2 在外力一定的情况下，加速度与质量m成反比，即a1/m。思考 为什么不画a-m图像，而选择做01/maa-1/m图像？ 实验结论汇总演示实验。引导学生将它与数学上的正比例函数图像进行对比得出结论。用设问的方式将问题细化。板书课题。让学生体会“控制变量法”“实验归纳法”的科学方法。学生帮忙做演示实验。观察实验过程。分析实验结果。小组讨论结论汇总。课代表记录课堂评价成绩（小组）。实验的过程中感受和掌握控制变量法，突出本节重点。培养学生分析的能力将复杂的曲线问题转化为简单的直线问题。公式法和图象法是处理实验数据的两种常用方法， 此为本节重点。课堂小结1.实验设计思路。2.实验的结论。牛顿第二定律教学过程设计（第2课时）环节教学过程教师活动学生活动设计意图规律总结活动三、概括总结 阐述规律 牛顿第二定律内容：物体加速度的大跟作用力成正比，跟物体的质量成反比, 加速度的方向跟作用力的方向相同。现学现用 1.物体惯性的决定因素？2.利用已讲知识解释惯性大小与质量的关系？ 力的单位“牛顿的由来?牛顿第二定律的数学表达式：F=kma 公式说明 （1）常数k与式中物理量单位的选取有关，若各量的单位均用国际单位制中单位，则k=1。（2）牛顿（N）力的规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1N。（3）牛顿第二定律：F= ma（各量用国际制单位）。 3.牛顿第二定律的适用范围：经典力学中低速运动物体(对于微观高速运动物体不适用)。设置问题。点拨提高。板书规律。小组讨论。说说、议议。对已经熟悉的概念提出问题激发学生的学习兴趣。加深对牛顿第二定律的理解。学习反馈做题即时训练（10分钟）总结规律(约5 分钟)活动四、通过例题巩固牛顿第二定律完成活动单小题 1.在牛顿第二定律的表达式F=kma中，下列说法中正确的是（ ）A.在任何情况下，k都等于1B.k的数值由质量、加速度和力的大小决定C. k的数值由质量、加速度和力的单位决定，在国际单位制中，k等于1D.根据牛顿第二定律的表达式“1N”可定义 2.为使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需要的力下列说法正确的是（ ）A经典力学能够说明微观粒子的规律性B经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，且仅限于惯性参考系C相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用3.下列说法中正确的是（ ）A由F=ma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由可知，物体的质量它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比C由可知，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由可知，加速度由速度的变化量和时间决定小结 -加速度的定义式-加速度的决定式加速的的大小与速度的变化量和时间无关物体的加速度由其所受的合外力和质量两因素决定。即时巩固 完成课本P39页第2 、3两题。学生板演 思考 在运动牛顿第二定律的公式求加速度时解题步骤和解题注意点。（1）选择研究对象。（2）对物体进行受理分析。（3）建立坐标系，将力进行合成与分解。（4）运用牛顿第二定律公式进行计算。评价学生的解题过程，及时修正，并提出要求。巡视教室观察学神的额做题情况。及时点评，纠错和总结。解题，并作回答。黑板板演课本练习。讨论归纳解题注意点。检查学生的掌握情况。区分加速的两个公式的含义。纠正学生的理解误区。及时巩固熟悉公式的应用。培养学生良好的解题习惯。课堂小结（约2 分钟）1.牛顿第二定律的内容。2.如何用牛顿第二定律就加速度。牛顿第二定律教学过程设计（第2课时）环节教学过程教师活动学生活动设计意图重点分析（约10分钟）即时训练（约15分钟）规律解析（约15分钟）难点分析（约5分钟）通过例题和实际问题产生的疑问理解牛第二定律演示 粉笔从手中自由下落，判断粉笔的合力和加速度的方向。回答预测 合力和加速度的方向竖直向下。归纳性质1 矢量性加速度的方向与作用力的方向相同。 例题 完成活动单上活动四例题1。归纳性质2 同体性F合、m和a都是相对于一物体而言的。问题情境 从牛顿第二定律可知，无论怎么小的力都可以使物体产生加速度，可是当他竭尽全力推一个箱子时却推不动它，这跟牛顿第二定律是否矛盾? 你能解决他的困惑吗?完成活动单上活动四例2 并进行归纳。讨论归纳性质3 独立性作用在物体上的每个力都将独立地产生各自的加速度，物体实际所表变现出来的加速度是合外力的加速度，即是这些加速度的矢量和。问题 质量为1kg的物体，受到两个同方向的力作用，这两个力都是5N，则物体产生的加速度是多少？若两个力方向相反，则物体产生的加速度是多少？这时物体做怎样的运动？ 完成活动四例题3并尝试归纳。讨论归纳性质4 瞬时性牛顿第二定律是一个瞬时关系式，它描述了合外力作用的瞬时效果如果合外力时刻变化，则牛顿第二定律反映的是某一时刻加速度与力之间的瞬时关系。理解 只有物体受到外力作用，才有加速度。F恒定不变，a也恒定不变，.F随时间改变，a也改变。F停止作用，a也消失，物体保持静止或者匀速直线运动状态。演示过程。及时点评纠错。情境引入。 通过解题的方法将知识的难点具体化。运用范畴提醒。观察实验现象。解题且进行过归纳。回答解题思路。 练练，想想。说说议议。及时反馈本节课所讲知识，加深对牛顿第二定律的理解。培养学生对生活现象思考的习惯。 培养学生发现问题、解决问题的思维习惯。课堂小结（约5 分钟）牛顿第二定律的理解：（1）矢量性（2）同一性（3）独立性（4）瞬时性牛顿第二定律板书设计一、实验：探究加速度、力、质量关系实验器材：质量相等的小车（两个）、钩码若干、带有定滑轮的长木板（两个）、夹子、细长线若干、垫块。二、实验的总思路-控制变量法1.保持两车质量相等，对比两车加速度和力的关系实验1外力位移位移之比加速度之比小车 1小车 2 结论1：在质量一定的情况下，加速度与作用力F成正比，即aF。2.保持小车外力F相等，对比两车加速度和质量的关系实验2质量位移位移之比加速度之比小车 1小车 2 结论2：在外力一定的情况下，加速度与质量m成反比，即a1/m。01/ma0Fa三、实验结论汇总 （第2 课时）1牛顿第二定律的表述：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比, 加速度的方向跟作用力的方向相同。2数学表达式： F=kma3. 牛顿第二定律的理解：（1）同一性：（2）矢量性：（3）独立性：（4）瞬时性： 牛顿第二定律 活动单【学习目标】 1.实验探索加速度与力、加速度与质量的关系，学会分析实验数据、获取知识。 2.理解牛顿第二定律的内容及特点，把握a=F/m的含义。 3.应用牛顿第二定律解决力和运动的两类典型问题。【课堂活动】活动一回忆牛顿第一定律的内容，猜想加速度、力、和质量的关系 1.牛顿第一定律： 。 2.观看视频结合生活实例猜想：加速度、力、质量的关系？活动二实验探究加速度、力、质量的关系，并能根据实验现象总结规律 1.回忆初中研究密度、质量、体积 关系，类比思考加速度、力、质量关系的研究。 2.实验设计的总思路： 。 3.观看PPT，了解实验的装置 知识准备：如何求物体的加速度？实验中如何通过简单的方法对比两车加速度的大小关系？ 4.观看演示实验过程：（1）保持两车质量相等，探究：对比两车加速度和力的关系实验1外力位移位移之比加速度之比小车 1小车 2实验结论： 。讨论：表现实验结论更直观的方法？结合数学正比例函数图像描绘a-F图像：a0F（2）保持两车外力F相等，探究：对比两车加速度和质量的关系实验2质量位移位移之比加速度之比小车 1小车 2 实验结论： 。0 a思考：加速度和质量的关系图像是选择画a-m图像，还是a-1/m图像？思考：如何解释惯性与质量的关系？讨论并归纳小结：【反思总结】 1. 我学到了哪些知识？学习目标达成情况怎样？ 2. 我最深刻的体验是什么？（第2 课时）根据实验结论总结规律：1.牛顿第二定律的内容： 。2.牛顿第二定律的数学表达式： 。 3.“1N”的含义： 。4.牛顿第二定律的适用范围： 。活动三完成下面的小题，回顾牛顿第二定律内容、公式及其适用范围 1.下列说法中正确的是（ ）A由F=ma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由可知，物体的质量它所受的合外力成正比，与它的加速度成反比C由可知，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由可知，加速度由速度的变化量和时间决定 2.在牛顿第二定律的表达式F=kma中，下列说法中正确的是（ ）A.在任何情况下，k都等于1B.k的数值由质量、加速度和力的大小决定C. k的数值由质量、加速度和力的单位决定，在国际单位制中，k等于1D.根据牛顿第二定律的表达式“1N”可定义为使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度所需要的力 3.下列说法正确的是（ ）A经典力学能够说明微观粒子的规律性B经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，且仅限于惯性参考系C相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用（第3课时）活动四二完成下面三道题目，深层次理解牛顿第二定律（同一性、独立性、瞬时性、矢量性、）例1.力F1单独作用在物体A上时产生的加速度的大小为a1=5m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度的大小为a2=1m/s2。那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围() (A)0a6m/s2 （B)4m/s2a5m/s2(C)4m/s2a6m/s2 (D)0a4m/s2归纳规律：例2.一个力F作用于物体A上产生的加速度为a1，若把这个力F作用于B上产生的加速度为a2 ，则把该力F作用于质量与物体A和B总质