河北省石家庄市高中物理“套餐式”系列教研活动项目之四第四章牛顿运动定律教材分析课件.ppt

2009年石家庄市高中物理 套餐式 系列教研活动项目 之四 高中新课程教材解读与分析 人教版 藁城教科所张保堂2009年11月6日 石家庄市教科所 必修一模块第四章牛顿运动定律 本章教材的整体把握1 课程目标 1 通过实验 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 2 理解牛顿运动定律 用牛顿运动定律解释生活中的有关问题 3 知道共点力的平衡条件 4 通过实验认识超重和失重现象 5 认识单位制在物理学中的重要意义 知道国际单位制中的力学单位 课标解读课标和教学大纲对这一章知识点的要求基本相同 课标对牛顿运动定律更重视知识形成过程 例如 课标中的三个活动建议和通过学生实验探究得出牛顿运动定律的结论 课标更重视物理思想和物理方法的学习 牛顿第一定律知道伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识 知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论 知道理想实验法是科学研究的重要方法 理解牛顿第一定律的内容和意义 牛顿第二定律通过实验探究和具体实例的分析 理解加速度与力的关系 理解加速度与质量的关系 经历实验方案的制定和实验数据处理的过程 学习科学方法 提高科学素养 通过实验归纳 理解牛顿第二定律的内容 知道牛顿第二定律表达式的含义 牛顿第三定律通过实验探究 理解牛顿第三定律的含义并应用牛顿第三定律解决实际问题 用牛顿定律解决问题用牛顿定律解释生活中的有关问题 理解应用牛顿定律解决问题的基本思路和方法 并用牛顿定律解决有关问题 通过实验认识超重和失重现象 知道超重和失重的概念及其产生条件 不要求求解加速度不同的连接体问题 不要求在非惯性系内处理运动的问题 通过实例了解共点力作用下物体平衡的概念 知道共点力作用下物体的平衡条件 并用来进行简单的计算 不要求解决复杂连接体的平衡问题 关注科学技术与社会 用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题 力学单位制知道单位制的意义 知道国际单位制中力学的基本单位 认识单位制在物理计算中的作用 并正确使用国际单位制单位 2 本章教材新课程理念的体现与编排 新 旧教材的对比章节结构的对比栏目 编写形式对比 总的感觉 结构方面基本沿用了原教材的结构和线索 部分结构作了合理的调整 内容方面与原教材大体相同 注重基础性 连贯性和实践性 1 加强了探究实验和新技术的应用老教材本章没有设置学生分组实验 新教材专门列出一节探究性学生实验 用传感器研究作用力与反作用力的关系 这是新技术在物理教学中的应用 2 说一说 栏目的设置强调了自主学习 合作学习 探究式学习 理念方面 1 重视 过程 目标的落实 重视 情感 目标的体现 重视联系学生生活 社会实践和现代科技 2 重视对与物理有关的社会 环境问题进行正确的判断和解决的能力 包括科学的情感 态度和价值观等 3 重视科学史的教育功能 4 在课程实施上注重自主学习 提倡教学方式多样化 3 本章教材概述 本章是在 运动的描述 匀变速直线运动的研究 和 相互作用 三章之后 讲述牛顿运动第一 第二 第三定律 进一步揭示物体运动状态变化的原因 探究力和物体运动的关系 探究物体间相互作用的规律 牛顿运动定律是动力学的基础 是力学中也是整个物理学的基本规律 正确地理解惯性概念 理解物体间的相互作用的规律 熟练地运用牛顿第二定律解决问题 是本章的学习要求 也为进一步学习今后的知识 提高分析解决问题的能力奠定基础 本章还涉及到了许多重要的研究方法 如 在牛顿第一定律的研究中采用的理想实验法 牛顿第二定律中的控制变量法 运用牛顿第二定律处理问题时常用的整体法与隔离法 以及单位的规定方法 单位制的创建等 对这些方法要认真体会 理解 以提高认知的境界 为了更扎实地理解牛顿第二定律 本章第二节安排了实验 探究加速度与力 质量的关系 并提供了参考案例 实验操作方便 规律性强 结论容易获得 控制变量法在此得到了实践 第五节牛顿第三定律的研究引入了传感器 计算机的组合 现代气息浓厚 实验效果很好 物理知识来源于生活 最终应用于生活 本章的后两节就是牛顿运动定律的简单应用 新教科书重视牛顿第一定律的学习 惯性定律 牛顿物理学的基石 实验的写法跟过去有很大的不同 统一的实验要求跟多种参考方案相结合 用牛顿定律解决问题 一 的内容和现行教材的 牛顿定律的应用 相同 用牛顿定律解决问题 二 包括三个方面 共点力的平衡 超重和失重 从动力学看自由落体运动 4 难度把握目前我们只能按课标 但要注意 课标 是针对全体学生的最低要求 按照 下要保底 上不封顶 的原则 可以适当兼顾考纲 应明确 最低要求到什么程度 但最高也不要超过什么 本章习题对学生要求 会对物体进行受力分析和运动状态分析 学会用牛顿运动定律和运动学公式解决两种力学问题 1 知道物体受力情况求它的运动情况 2 知道物体运动情况求它的受力情况 但研究的对象主要应该是单体问题 加速度不同的连接体运动高一不作要求 单体可以放在平面上受斜拉 斜推的力 单体也可以放在斜面上运动 初中课改上来的高一新生计算能力和抽象思维能力偏低 高中新课程课时紧 教新课程时应当注意以下一些问题 不搞 一步到位 课标删减的内容不要随意补充 不要随意调整内容顺序 教辅材料不能作为教学依据 把更多的注意力放在核心概念 基本物理思想和方法上 注重通性通法的介绍 不追求 特殊解法 5 课时分配建议 11课时 1牛顿第一定律 1课时 2实验 探究加速度与力 质量的关系 2课时 第1课时探究实验方案 第2课时实验操作 分析实验数据 得出结论 3牛顿第二定律 1课时 4力学单位制 1课时 5牛顿第三定律 1课时 6用牛顿定律解决问题 一 1课时 7用牛顿定律解决问题 二 2课时 复习评估 2课时 各节教材分析与建议 第一节牛顿第一定律教材分析牛顿第一定律是牛顿物理学的基石 正式因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误 改变了人类的自然观和世界观 才导致牛顿第二定律得出 并使牛顿一新的视角看待引力 尽而令人信服地表明 天上和人间服从同样的力学规律 与此同时 它还包含着力 惯性和参考系这些极富成果的科学概念 教科书强调它在科学中的地位和作用 意在引导学生了解科学的发现和发展 科学的发现都有其深刻地社会背景和科学背景 同时 科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑 坚持真理献身精神又成为情感 态度和价值观教育的好教材 理解力和运动的关系是本节课的重点 通过实验和生活的例子进一步体会 力不是维持物体运动的原因 而是改变运动状态的原因 这对以后研究问题 受力分析都是非常重要的 伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法 教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义 充分说明伽利略 理想实验 的实验基础和推理过程 展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据 推断结果这一思维过程 通过教学让学生明确运动和力的关系 提升对力 惯性 质量等基本概念的理解 惯性是学生学习运动和力的基础 因其抽象难懂而成为难点 教材突出了科学观 1 了解人类进行探究的历史 2 牛顿第一定律给出了力的概念 3 牛顿第一定律定义了一个参考系 即惯性系 这是牛顿时空观的基础 教材进一步地突出了对质量的认识过程 教学目标知识与技能1 理解力和运动的关系 知道物体的运动不需要力来维持 2 理解牛顿第一定律 知道它是逻辑推理的结果 不受力的物体是不存在的 3 理解惯性的概念 知道质量是惯性大小的量度 过程与方法1 培养学生分析问题的能力 要能透过现象了解事物的本质 不能不加研究 分析而只凭经验 对物理问题决不能主观臆断 正确的认识力和运动的关系 2 帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯 3 培养学生逻辑推理的能力 知道物体的运动是不需要力来维持的 情感 态度与价值观1 利用一些简单的器材 比如 小球 木块 毛巾 玻璃板等 来对比研究力与物体运动的关系 现象明显 而且更容易推理 2 培养科学研究问题的态度 3 利用动画演示伽利略的理想实验 帮助学生理解问题 4 利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系 培养学生大胆发言 并学以致用 教学重点1 理解力和运动的关系 2 理解牛顿第一定律 知道惯性与质量的关系 教学难点1 理想实验的推理过程 2 对牛顿第一定律的理解 3 惯性与质量的关系 学情分析1 初中阶段 学生除了对 惯性与质量 没有学习外 关于本节的其他知识都有大致了解 但他们只知道亚里士多德的观点是错误的 只知道伽利略做了个理想实验就得出了牛顿第一定律 练得最多的是通过惯性性质去程式化地解答相关的实际问题 2 惯性是一个重要的概念 虽然学生在初中接触过 但仍有一些学生误认为 物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性 不理解一切物体都有惯性 而且惯性大小与质量有关 要解决这问题也不是一蹴而就的 需要通过实例分析慢慢接受 3 对力和运动的关系 从日常经验出发 人们往往会产生错误的认识 所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点 不是轻而易举的事情 在对惯性的学习中 这仍是学生难于理解的问题 许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈 1 端正认识在已有的认识基础上 纠正一些片面的 不恰当的认识 进一步地深化和提高对相关问题的认识 亚里士多德恩格斯称它是最博学的人 他在生物 天文 气象 数学和物理学等方面成果十分丰富 是西方文化的奠基人 当时研究物理总是靠直觉和思维来进行伽利略第一个意识到摩擦力 加上他具有丰富 发散而又严谨的科学思维能力 设计出了理想实验 其意义在于它摒弃了单纯靠思辨来研究物理的行为方式 确立了实验在物理中的基本地位 牛顿他所做的工作不仅是进行了总结 更是从物理上赋予了明确的内涵 包括惯性和力作为科学概念地提出 以及惯性参考系等 同时明确了力和物体运动及其变化之间的直接因果关系 教学建议 2 正确理解牛顿第一定律一些人不重视牛顿第一定律的教学 这里有两个原因 一是认为初中已经学过 二是认为牛顿第一定律实际上只是第二定律的一个特例 针对这种情况 本书用了较多的笔墨 首先 学习牛顿第一定律不只要明白定律本身说的是什么 还要了解人类进行探究的历史 本书对此做了比较详细的介绍 这种处理源于本书对过程与方法的重视 第二 指出牛顿第一定律在实际上定义了一个参考系 在这样的参考系中 不受力的物体将 这是牛顿时空观的基础 为了强调第二点 本书还引入了惯性参考系的概念 惯性系与非惯性系的差别 不要由教师直接讲述 应该让学生通过书中的 科学漫步 自行得出 对于惯性系和非惯性系 要求很低 只要把 科学漫步 搞清楚就可以了 给滑块一个水平的初速度 观察滑块在水平气垫导轨上运动情况 利用光电门和电子计数器可以测出滑块在运动过程中速度几乎不变 图2 4 和b 第二节实验 探究加速度与力 质量的关系 教材分析物体的运动状态及其改变是由它所受的力决定的 而物体运动状态改变的难易程度又与其自身的质量有关 我们知道加速度是描述物体的运动状态变化的基本物理量 那么 物体运动的加速度一定是由物体所受的力及其自身的质量决定的 于是 探究加速度与力 质量的定量关系就是自然而又十分必要的 本节是学习动力学的核心规律牛顿第二定律的重要铺垫 教材提供了参考案例 在教学中教师应当引导学生自我设计多种多样的实验方案 重点是让学生亲身体验探究的过程 在教师的引导下学生动手 动脑进行设计研究 体会通过控制变量法来研究物理规律的重要方法 通过实际的设计与操作 体验实验探究过程 明确实验目的 分析实验思路 制定实验方案 得出实验结论 学生实验写法的变化加入了设计因素尽量提供多种方案供选择为学生提供方法指导思想实验能力主要不是技艺实验能力主要指心智技能 1 实验的总思路 实验 探究加速度与力 质量的关系 质量不变 加速度跟力的关系作a f图象 力不变 加速度跟质量的关系作a 1 m图象 2 制定实验方案需要解决的两个问题 怎样测量 比较 物体的加速度 怎样提供和测量物体所受的恒力f 打点计时器 比较相同时间的位移之比 f是合外力 有多种测量方法 3 怎样由实验得出结论 到这时为止 我们的结论仍然带有猜想和推断的性质 只有根据这些结论推导出的很多新结果都与事实一致时 这样的结论才能成为 定律 本节实验只是让我们对自然规律的探究有所体验 实际上 一个规律的发现不可能是几次简单的测量就能得出的 牛顿第二定律实验 测量合力 以砝码重力作为小车所受合力会有误差 砝码重力不等于线的拉力 砝码具有竖直加速度 线的拉力不等于小车所受合力 小车受摩擦力 相同时间 对比位移 相同位移 对比时间 测量加速度 测位移 测时间 打点计时器 教学目标知识与技能1 理解探究加速度与力 质量的关系的合理性和必要性 2 理解实验思路的合理性 以及用图象处理实验数据的有效性 过程与方法经历实验的操作和测量过程 以及通过图象处理实验数据的过程 体验如何平衡摩擦力阻力 减小系统误差 钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等 的操作办法 情感 态度与价值观体会整个探究过程的科学严谨和合理性 教学重点探究加速度与力 质量的关系教学难点实验方案的确立 实验数据的分析 学情分析通过初中二年的学习 科学探究思想对学生产生了较深的影响 但学生受影响较大的还是科学探究的几个环节 在高中阶段 我们应该努力让学生体会探究的本质 关于实验的基本思路 由于初中阶段的学习 学生容易理解 但让学生结合生活经验和一些常识 对加速度与力 加速度与质量检的定量关系进行合理的猜想还是必要的 因为这和处理数据直接相关 该实验是探索规律的学生实验 虽然已经做过一些实验 但一部分学生存在着操作和实验设计上的问题 也存在着小组同学的协作问题 因此 怎样定量研究需在教师指导下 学生动手 动脑进行设计研究 减少盲目性和随意性 亲身体验探究过程 教学建议 这是一节学生实验课 它的写法与过去实验课的写法有很大的不同 要克服黑板上讲实验的做法 应该让学生体会物理探究过程中所用的科学方法 书中没有给出确定的实验方案 应鼓励 引导学生讨论各种方法 由学生作出评估 然后归纳出可行的方案 基于到简单 方便的原则 考虑到打点计时器成本较低 配备较多的实际 可以安排用打点计时器进行实验和测量加速度 对于如何提供恒力和消除摩擦 建议教师进行说明和示范操作 既保证实验顺利进行 又为理解合力打下基础 关于参考案例 实际上 越是朴素 简单的器材 越能反映出实验的本质 越能体现物理的研究之美 另外器材的简单必然导致学生主体地位的体现 即从操作 到测量记录 再到计算分析都是学生动手完成 学生在行动中充分体会实验的原理和技巧 提高了能力 参考案例中实验虽然比较简单 但通 停时间比较难以控制 有时需要演示几次才能成功 由于实验操作和数据处理对学生要求较高 教师要充分给予帮助 加速度与力 质量的关系安排1课时 83年教材分甲种本 乙种本时 分两节 3 加速度与力的关系 4 加速度与质量的关系 都是老师课堂上通过演示实验得出结论 90年教材分必修 选修时 加速度与力 质量的关系是作为牛顿第二定律验证实验安排在高三选修教材中 为了做好这个实验 要先花一节课讲清实验原理和注意事项 第二节课学生才动手做实验 仍然有相当多同学难以从实验数据中得出正确的结论 新课程教材这一节内容建议用两节连排课完成 用图线处理实验数据 用图线处理实验数据有什么好处 1 实验数据在坐标上描出点 点的分布能看出其连续变化趋势 2 由点描出图线后 可与已知的数学曲线比对 大至看出是什么曲线 例如a与m的实验曲线描出来了 把这个曲线与已知数学曲线比较 3 最后转化为线性关系的拟合 例如由a m曲线猜测可能是反比关系 再画出a 1 m关系 因直线关系容易准确判断 这一节课应让学生一点一点画实验曲线 体会猜想假设及坐标轴转换的思想方法 对于上述数据处理的方法书本有提示 像这种给学生一定的自由度但又不撒手不管 这是提高学生实验和探究能力的较好途径 倾斜导轨获得重力的分力充当动力的方法改变导轨倾角 让导轨上端点的高度加倍 则倾角的正弦加倍 则动力加倍 再看加速度变化的情况 则可研究出a与f的关系 但在如何探究a与m的关系时遇到了困难 不好保持力不变 因为保持导轨倾角不变 在滑块上添加砝码 改变了滑块的质量也改变了重力分力的大小 讨论的结果只能是滑块质量加倍后 让导轨上端点的高度减半 则倾角的正弦减半 则动力可以保持不变 值得注意的是 这节课所做的工作不能叫做 探究牛顿第二定律 牛顿定律不是通过一两次实验就能探究出来的 它是大量事实的总结 包括对天体运动的总结 而它的正确性更是由于其预言与事实的一致性才得到确认 第三节牛顿第二定律 教材分析本章教材将牛顿第二定律的探究实验和公式表达分成两节内容 目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位 牛顿第二定律的首要价值应该是确立了力和运动之间的直接关系 即因果关系 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 得出牛顿第二定律的表达式 是从比例式推导出来的 教材突出了力的单位1n的物理意义 它是为后面学习单位制的内容做准备的 本节最后通过例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路 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表达式是如何从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应是质点所受的合外力 能从同时性 矢量性等各方面深入理解牛顿第二定律 理解为什么说为什么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问题 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 锻炼提高概括能力和分析推理能力 情感 态度与价值观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 教学重点理解牛顿第二定律的内容 教学难点用牛顿第二定律分析解决简单物理问题 学情分析1 学生的理解能力有待提高标准中要求学生对牛顿第二定律有一定的理解和掌握 但学多学生学物理还停留在死记硬背上 记住公式容易 对于各量物理意义和关系理解往往不到位 2 学生对坐标系 矢量有一定的的理解 但涉及多个不同方向的矢量运算的能力较差 3 学生的受分析意识和能力 分析计算和规范表达能力有待提高 4 力的单位1n的定义及其物理意义普遍感到思考不明白 教学建议1 理解牛顿第二定律的确切含义 应强调以下几点 牛顿第二定律公式中的f合表示的是物体所受的合外力 而不是其中的某一个或几个力 牛顿第二定律的公式具有所谓 矢量性 即公式中的a和f都是矢量 且二者的方向相同 牛顿第二定律的公式具有所谓 瞬时性 即物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关 合外力发生改变时 加速度随之发生改变 合外力在某一时刻停止作用 加速度随即消失 2 例题的写法强化了分析 坐标系的建立和灵活处理矢量运算 应当着力培养良好的审题和解题习惯 规范表达 3 重视力的单位定义的教学 为力学单位制教学作铺垫 新教科书关于矢量的教学线索 p13 路程和位移 第一次出现矢量 正文中只要求知道矢量有方向 p13 路程和位移 让学生以位移为例 思考与讨论 领悟矢量相加的方法 正文不出现结论 练习题也不作要求 p62 力的合成 实验探究二力合成的方法 得出二力合成的平行四边形定则 p65 力的分解 概括矢量相加法则 总结出矢量的科学定义 p66 说一说 通过不在同一直线上的速度变化 深化矢量计算法则 p76 牛顿第二定律 例题中灵活处理矢量问题 正交分解 把 力的分解 作为牛顿定律解决问题的一个环节来处理 使解题思维更规范 例题1选取的是从物体的运动状态确定受力 以及从受力情况确定物体的运动状态的问题 这是将运动学与动力学相结合的典型问题 因此 教学中要引导学生重视题目的分析过程 解题过程沿运动方向建立了坐标轴 阻力f阻包含负号 本章中的其他例题中在知道力的方向的情况下均表示大小 例题2选取的是已知作用在物体上的两个力 求物体的加速度问题 目的是 1 让学生理解这个加速度是由作用在物体上的合力产生的 要根据平行四边形定则求出合力 然后再根据牛顿第二定律解出运动物体的加速度值 2 训练学生学会怎样建立坐标系 如何恰当地选择坐标轴的方向能够使问题简化等 本题实际上引入了 正交分解法 第四节力学单位制教材分析在上一节课学习了对1n的规定之后 安排本节内容的学习 可以及时地解决学生存在的困惑 进一步地理解单位的命名和使用规则 体会到对其中对一些单位进行规定的合理性和方便性 由于在牛顿第二定律中规定了力的单位 所以力学单位制安排在牛顿第二定律的后面了 这是新教材与原教材章节安排上的一个区别 国际单位的建立和使用 不仅方便了国际间的交流 也逐渐成为科学研究中计算和运用的一种规范约束 物理学单位中 有少数几个基本物理量 他们的单位就是基本单位 在进行了这种选定之后 其他物理量的单位是根据他的定义式 有所选择的其他物理量的单位共同确定的 这样一来许多物理量的单位就可以有多种形式 而且写作太长 为了方便就认为加以规定 如牛顿 帕斯卡 安培等 但其实质已经由该物理量的定义决定了 教学目标知识与技能1 知道力学中的几个基本物理量及它们的基本单位 2 知道除上述力学中的基本物理量的基本单位外 力学中的其他物理量的单位都是导出单位 3 知道单位制和国际单位制 能通过物理量的定义式和推导过程掌握个物理量的国际单位制 4 知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法 过程与方法通过学过的物理量了解单位的重要性 知道单位换算的方法 情感 态度与价值观通过学习体会物理量单位的规定及国际单位制的建立和统一使用的必要性 教学重点物理运算过程中单位的规范使用和表示方法 教学难点通过物理量的定义式和推导过程掌握个物理量的国际单位制 学情分析在初中阶段 物理量单位的学习是学生较为困惑的问题之一 对一些单位的规定感到有些随意性 尤其是牛顿 帕斯卡 安培 伏特 欧姆 焦尔 瓦特等单位的规定 使同学们感到物理太复杂 只有把单位制放在整个物理学框架中加以认识 并且有了一定的物理知识积累 激励了充分的学习后 才能认识到单位规定的原则 比如对 g 的认识 初高中介绍的单位不一样 学过本章之后会对此有所理解 还存在使用不规范的问题 教学建议不介绍其他单位制 这节的教学思路与过去大致一样 学过之后 解题过程中就可以不把单位写在算式里了 通过这节的学习 学生应该体会到 物理量是由数值和单位两部分组成的 二者缺一不可 运算时 数值有加减乘除 单位也要参加运算 只是在一定的单位制中我们可以事先知道单位运算的结果 所以运算过程可以省略 注意教师的示范作用 另外 还可以向学生介绍正确使用物理量单位的重要性 字母 符号的规范写法表示物理量的字母一般为斜体 单位的符号一般为正体 组合单位 a kw hkwh中文必加点千瓦 时b 相除m s2ms 2m s 2米 秒2米 秒 2米秒 2 错 分母两个单位要加括号t km2 a t km2 a 错 除加括号外 斜线不得多于一条m3 s m m2 s m3 s m m3 s m 错 c 非物理量可以用汉字与符号组合20kg 件数倍数量的数值在0 1 1000之间 50000m 应写为50km2 106pa应写为2mpa不应写2000kpa5 10 不可写成5 10 十三四吨十三 四吨 错 几用汉字几十万分之一几10万分之一 错 有量纲 系数无量纲 因数 一次因单位失误而造成的事故美国回家航天局 nasa 在20世纪末曾发射过一个火星探测器 但它由于飞得靠火星过近 结果因温度过高而起火 并脱离轨道坠入火星的大气层 航空航天局调查原因时发现 原来探测器的制造商洛克希德 马丁公司计算加速时的力使用了英制单位 而喷气推动实验室的工程师理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的 并把这些数据直接输入电脑 就是因为在单位制上的失误 结果犯了一个 极端愚蠢的错误 价值1 25亿美元的火星探测器毁于一旦 第五节牛顿第三定律教材分析牛顿三大定律是一个有机的整体 前两个定律是对单个物体而言的 但要全面认识物体间的运动规律 必须研究物体之间的相互作用 相互影响 本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究 一是通过实际现象的分析以及学生的亲身感受 定性地讨论物体间的作用是相互的 同时发生的 同时变化 作用在一条直线上 二是通过实验定量地得到反映物体间相互作用力是大小相等 对于静止物体间的相互作用力通过弹簧测力计分析其大小是相等的 而对于运动物体之间的相互作用力以及碰撞时物体之间的相互作用力是否总是相等 本节课通过计算机辅助实现了此环节 帮助学生深刻地建立了任何物体不管其运动状态如何 它们之间的作用力和反作用力总是相等的 三是说明该定律的意义和应用 作用力和反作用力这种对两个物体间相互作用力的认识方法具有理论价值和方法性意义 牛顿第三定律更加明晰了作用力和反作用力间的关系 使之成为牛顿运动定律整体的个基本组成部分 本节教材中 做一做 用传感器探究作用力与反作用力的关系 形象 具体地呈现大小和方向之间的关系 包括运动中的两物体间的作用力与反作用力的关系的实验结果 教学目标知识与技能1 知道两个物体间的相互作用力总是相互的 而且作用力和反作用力的说法也是相对的 2 能准确表述牛顿第三定律 并能运用定律定性分析说明相关具体实例 过程与方法经历探究作用力和反作用力的关系的实验过程 观察 或体会 一对作用力和反作用力间的大小和方向等关系 情感 态度与价值观体会牛顿第三定律是牛顿运动定律的基本组成部分 教学重点1 掌握牛顿第三定律的内容 2 运用牛顿第三定律解释生活中的有关问题 教学难点如何通过实验探究作用力与反作用力的关系 学情分析在初中阶段 学生已经对物体间的相互作用有了定性地了解 也知道相互作用和一对平衡力是不同的 即一对平衡力是指同一物体所受的两个力相互平衡 而一对作用力和反作用力分别作用在两个物体上 但是 他们的这一知识只可能是定性地了解 基本上处在记忆的层次 他们体会不到明确提出作用力和反作用力这一问题的重要价值 高中学生已经有一定的辨别能力 对常见的一些物理现象 物理知识如果简单重复 则学生对此不太关注 不感兴趣 教学建议节中的 实验 栏目 是要求学生自己动手做的 可以做随堂实验处理 实验 栏目里只写用什么器材 进行什么操作 注意观察什么 而没有把实验的现象写出来 也不写由此得出的结论 这样做的目的是让学生练习观察 并从观察中自己得出结论 在这样的学习中 学生不仅可以提高观察与推理的能力 而且会逐渐形成观察与思考的习惯 不做思想的懒汉 学生在实验的通常表现 无悬念 漫不经心 建议将实验进行改进 等效代替 方法的应用 还要注意以下几点 1 要沿不同方向拉弹簧测力计 2 要体验同时产生 同时消失 3 体验在运动的情况下的大小关系 4 不要急于由这个实验就得出牛顿第三定律 应该再通过做传感器等大量实验由学生总结出该定律 用力传感器做实验时也应该变换方向 还应该在运动状态中演示 可能是运算速度的问题 力传感器对变化很快的力会出现较大的误差 演示时力不宜变化太快 教材在牛顿第三定律的应用中 提到了汽车驱动的问题 多数越野汽车可以分别由前轮或后轮驱动 甚至可以4个轮子同时驱动 有的车身上写 4 drive 4wd 或 4x4 都是这个意思 第六节用牛顿定律解决问题 一 教材分析本节与旧教材相同 基本没有变化 教材在分析例题方面增加了篇幅 体现了过程与方法的目标维度 例题中的受力分析图都建立了坐标 轴 系 教学目标知识与技能1 能分析物体的受力情况 判断物体的运动状态 2 初步掌握动力学两类基本问题求解基本思路和步骤 过程与方法1 提高信息收集和处理能力 分析 思考 解决问题能力和交流 合作能力 2 认识数学工具在表达解决物理问题中的作用 情感 态度与价值观锻炼科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力 教学重点动力学两类基本问题求解基本思路和一般步骤 教学难点物体的受力分析与运动情况分析 学情分析学生在前面已经学习了物体受力分析 牛顿运动定律 匀变速直线运动的有关规律 二力平衡及建立平面直角坐标系的有关知识 但由于本节课的综合程度较高 特别是对高一学生来说 他们一时不太适应 一些同学的表达不规范 数学运算能力较差 学生对于矢量的方向问题感到难度较大 教学建议1 领会教材编写意图对矢量问题的处理 采用建立坐标系的办法 重力的分解思路是按正交分解法 2 在选题时每个题中出现的难点一时不可过多 应循序渐进 3 解题时要规范学生的解题步骤 注意提醒学生每写一个式子 都必须有客观依据 必须从基本公式着手 式子中的每一项 甚至每一个 号 必须有根据 不可想当然 主观臆断 4 斜面上的动力学问题只限于已知运动方向的情况 5 不要求解决加速度不同的两个物体的动力学问题 第七节用牛顿定律解决问题 二 教材分析本节分为三部分 第一部分是从动力学的角度研究共点力的平衡 第二部分是用牛顿第二定律研究超重和失重 第三部分是从动力学看自由落体运动 原教材的 物体的平衡 是独立的一章 而超重和失重也是独立的一节 新教材将这些内容都合并到一节中 其目的是为了减轻学生的负担 如果学生将来的发展方向侧重于技术应用 在选修2 2模块中还要进一步学习物体平衡的知识 可能有人觉得在实际装置中不容易找到课本图4 7 2所示的简单结构 其实它也是一种理想模型 图4 7 1与图4 7 2的关系就像实际物体与质点的关系 这里我们假设图4 7 1中三个边都是直线 横着的是刚性轻杆 斜着的是无质量的软线 目的都是抓住主要矛盾 把实际物体简化 这是一个很重要的科学思想 教学中应该向学生说明 图4 7 2中杆对o点作用力方向的判断是教学中的难点 可以通过实验让学生去体验 教学目标知识与技能1 知道物体处于平衡状态的运动学特征 2 知道共点力的平衡条件 能利用共点力平衡条件解决有关问题 3 知道超重和失重现象的含义 能通过牛顿运动定律对它们进行定量地分析 并能分和说明以简单的问题 4 能解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动学问题 竖直上抛 竖直下抛等 过程与方法1 培养学生的分析推理能力和实验观察能力 2 引导帮助学生归纳总结发生超重 失重现象的条件及实质 情感 态度与价值观体会物理知识在生产和生活实践的应用意识 勇于探究与日常生活有关的物理问题 教学重点1