高中物理《牛顿第二定律》教案49 新人教版必修1

用心 爱心 专心1 二 牛顿第二定律二 牛顿第二定律 一 一 教学目标教学目标 1 1 知识与技能 知识与技能 1 利用实验能正确得出加速度与力和质量间的关系 2 理解牛顿第二定律的内容 知道牛顿第二定律表达式的确切含义 3 会运用牛顿第二定律解答相关问题 4 知道什么是基本单位 什么是导出单位 什么是单位制 明确单位制在物理计算中的应用 2 2 过程与方法 过程与方法 1 体验科学研究的基本步骤 2 知道一种常用的研究方法 控制变量法 3 3 情感 态度与价值观 情感 态度与价值观 1 使学生在互相协作中 体验团队合作精神 培养学生关心他人的优良品格 2 培养学生的实验能力 分析能力 解决问题的能力和尊重事实 实事求是的科学研究作风 二 二 教学重点 难点教学重点 难点 教学重点 1 牛顿第二定律的实验过程 2 牛顿第二定律 教学难点 牛顿第二定律的推导及应用 三 三 设计思路设计思路 牛顿第二定律是动力学的核心内容 教学中要通过实验探究和数学推演的方法 要求学生能正确得 出加速度与合力和物体质量之间的关系 只有让学生主动参与探究的全过程 成为学习的主体 才能激 发将来进一步深入学习的欲望 在探究活动开始时 教师可以给学生创设一些问题情景 引导学生去发 现问题 使学生产生探究的动机 通过自主探究 协作学习 意义建构 从而提出并解决问题 本节教 学设计的基本过程如下 整个过程教师是一个引导者和参与者 引导学生交流讨论和实践 不能忽视创新提高的环节 充分重 视在学生的探究过程中情感 态度与价值观的培养 重视学生能力的培养 四 四 教学资源教学资源 两辆质量相同的小车 一端带有滑轮的木板 砝码一盒 砝码盘 细绳 打点计时器 纸带 测力 计 学生电源 笔记本电脑等 五 五 教学设计教学设计 教师活动学生活动点评 引入新课引入新课 一 播放录像或展示图片 1 运动员用力踢球 球从静止到运 动 2 运动员用脚停球 球从运动到静 学生回答 让学生观看录像 和实验 使学生对 物体运动状态的改 通过探究 a 与 F m 的关系 引起学生思考 控制变量法 通过学生合 作探究 从 实验中归纳 a 与 F a 与 m 之间的关 系 学生对线性函数 进行处理 师生 合作完成非线性 到线性的转换 通过实验思 考 优化意 义建构 提 出并解决实 际问题 用心 爱心 专心3 止 3 运动员用头停球 球的速度大小 和方向都发生改变 提问 1 足球在运动过程中运动状态是否 发生了改变 2 足球在运动过程中是否产生了加 速度 3 物体运动状态的的本质原因是什 么 二 实验演示 在运动的钢球旁放一强磁铁 发 现钢球运动方向发生了改变 三 问题讨论 力是产生加速度的原因 那么 物体受到力作用后产生的加速度还跟 什么因素有关呢 提示 一个乒乓球以一定的速度 滚来时 我们用手轻轻一挡使其停下 当一辆 10t 的货车以一定速度迎面而 来时 我们会用身体去挡住它让它停 下吗 学生进行生活中举例加以说明 物体运动状态改变就是速度 的改变 其改变的原因是受到力 作用后产生了加速度 力是产生加速度的原因 引导学生总结 1 物体运动状态改变快慢用加 速度来描述 加速度与物体质量 及物体受力有关 关系是 物体 受力越大 物体加速度越大 物 体质量越大 物体加速度越小 2 刚才的回答只是定性说明了 加速度与力和质量的关系 它们 的关系到底是正比和反比关系还 是一次函数或二次函数关系呢 本节课我们就通过实验来探究这 一关系 变有一个感性认识 然后进行问题讨论 创设情景 引出课 题 用心 爱心 专心6 课题探究 讨论实验方案 课题探究 讨论实验方案 1 根据加速度与物体质量及物体受 力的关系 我们很容易猜想它们之间 可能是正比或反比的关系 那么我们 如何来证实自己的猜想是否正确呢 2 确实需要实验求证 那么 我们 该用怎样的研究方法来三个物理量之 间的关系物理量呢 介绍控制变量 法 3 实验器材选择 我们知道质量可 以用天平进行测量 力可以用弹簧秤 测量 那么加速度怎么来测定呢 4 实验方案选择 教师引导学生进 行合理地猜想和假设 自主制定实验 计划和进行实验可行性论证 点拨深化 实验中不采用打点计 时器测定小车的加速度 而是用比较 小车的位移来比较它们的加速度 想 一想 为什么 如让两个小车同时由 静止开始做匀加速运动 同时停止运 动 讨论这样做可以吗 实验求证 实验求证 a与F m之间的定量关系 实验装置 介绍 1 当m一定时 a与F之间的定量 关系 2 当F一定时 a与m之间的定量 关系 总结综述 总结综述 1 牛顿第二运动定律 内容 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 讨论 回答 1 可以通过实验来验证加速度 质量和力三个量 2 先保持质量一定 研究加速 度与力的关系 再保持外力一定 研究加速度和质量之间的关系 最后归纳出加速度与力和质量之 间的关系 3 用打点计时器进行测定加速 度 据公式 2 2 1 ats 可知 在时 间t相同的情况下 位移s与加 速度a的大小成正比 这样比较 小车的位移s1 s2就可以比较它 们的加速度大小a1 a2 且 2 1 2 1 s s a a 思考 实验探究a与F m之间 的定量关系时应注意什么 学生分组实验 1 当m一定时 a与F之间的定 量关系 实验 设计表格 填写对应的 F 和 a 的数值 取 6 组数据 以F为纵轴 a为横轴作F a 图像 根据实验写出当m一定时 a 与F之间的关系 2 当F一定时 a与m之间的定 量关系 实验 设计表格 填写对应的a和 1 m的数值 取 6 组数据 以a为纵轴 1 m为横轴作a 1 m图像 根据实验写出当F一定时 a 与m之间的关系 定性说明F m a 的关系 引导学生进行 猜想影响加速度的 因素 确定需要研 究的物理量 将问 题量化 根据已经学过 的知识来确定实验 原理 可以使学生 体会如何将所学的 知识指导实践 加 深对知识的理解 平衡摩擦力 将 长木板稍微有一些 倾斜 使小车的重 力沿斜面的分力与 木板面给小车的摩 擦力成为一对平衡 力 使小盘和砝码的 总重力远小于小车 的重力 学生实验 教师提出 学生思 考为什么 分析学生根据实验 得出的结论 点评 学生实验情况 通过实验探究初步 学会控制变量法解 决问题的方法和程 用心 爱心 专心4 加速度的方向跟合外力的方向相同 表达式 F合 ma 单位牛顿的定义 使质量 1 千克的 物体产生 1 米 秒 2加速度的力为 1 牛 顿 定律的理解 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 还应注意到定律表述的 最后一句话 即加速度与合外力的方 向关系 就是说 定律具有矢量性 瞬时性和独立性 所以掌握牛顿第二 定律还要注意以下几点 1 定律中各物理量的意义及关系 F合 是物体 研究对象 所受的合外力 m 是研究对象的质量 如果研究对象是 几个物体 则 m 为几个物体的质量和 a 为研究对象在合力 F合作用下产生 的加速度 a 与 F合的方向一致 2 定律的物理意义 从定律可看到 一物体所受合外力恒 定时 加速度也恒定不变 物体做匀 变速直线运动 合外力随时间改变时 加速度也随时间改变 合外力为零时 加速度也为零 物体就处于静止或匀 速直线运动状态 牛顿第二定律正交分解表达式 F合 x max F合 y may 2 力学单位制 问题讨论 1 不同的数字可以反映 出其大小 那么我们在比较物理量时 是否可以只用数字来比较呢 为什么 呢 例如 两人身高分别为 160 和 1 70 时 我们能据此来说明哪个人的 身高要高一些吗 问题讨论 2 物理量的单位如何而 来 位移 时间 速度 加速度 的单位是什么 从何而来 知识生成 当用不同的力作用在 一个质量不变的物体 或者质量 相同的不同物体 上时 加速度 与外力成正比 当用同一个力作 用在一个质量可变一个物体 或 者质量不同的物体 上时 加速 度与质量成反比 思维训练 1 下列关于由小车实验得出牛顿 第二定律F ma的说法中 符合 实际的是 A 同时改变小车的质量m及受到 的拉力F 得出加速度a 力F 质量m三者间关系 B 保持小车质量不变 只改变小 车所受的拉力 就可得出加速度 a 力F 质量m三者之间的关系 C 保持小车受力不变 只改变小 车质量 就可得出加速度a 力 F 质量m三者间关系 D 先不改变小车质量 研究加速 度与力的关系 再保持力不变 研究加速度与质量间的关系 最 后综合起来得到加速度a 力 F 质量 m 三者间关系 2 竖直向上飞行的子弹 达到最 高点后又返回原地 假设整个过 程中 子弹所受阻力大小与速度 的大小成正比 则整个运动过程 中 加速度的变化是 A 始终变小 B 始终变大 C 先变小后变大 D 先变大后变小 学生讨论 不可以 因为仅凭数字的大小关 系并不能确定物理量的大小关系 要想能比较还必须加上单位 序 知道 a 与 F m 之间的定量 关系 a F m或者 F ma 若改写为等式 应 乘一系数F k ma 此题着重考察物 理学常用的方法 控制变量法 加深学生对牛顿 第二定律公式中各 物理量的矢量性 同一性 瞬时性的 理解 物理公式在确定 数量关系的同时 也确定了物理量的 单位关系 本书中均采用国 用心 爱心 专心4 思维训练 1 请把密度的单位 克 升转换成国 际单位制中的单位 2 现有下列物理量或单位 按下面的 要求选择填空 密度 米 秒 牛顿 加速度 质量 秒 厘 米 长度 时间 千克 A 属于物理量的有 B 在国际单位制中 作为基本单位的 物理量有 C 在国际单位制中属基本单位的有 属导出单位的有 3 案例探究 如图所示 位于水平面上质量为 m的小车 在大小为F 方向与水平 方向成 角的拉力作用下沿地面做 匀加速直线运动 若小车与地面间的 动摩擦因数为 求小车的加速度 学生探究 根据课外阅读资料 知道长度 时间单位是如何规定 的 而速度 加速度可以根据公 式 t x v 和 t v a 导出 学生探究 讨论 回答 力学中 有三个物理量的单位是选定的 长度的单位 时间的单位 质量 的单位 物理学中一共有七个物 理量的单位是选定的 被选定物 理量的单位叫基本单位 基本单位 在物理学中 选定几个物理量的 单位作为基本单位 力学中的基本单位 位移单位 m 时间单位 s 质量单位 kg 导出单位 利用公式推导出来 的 单位制 由基本单位 导出单 位等一系列单位所构成的单位体 系叫单位制 又叫国际单位制 解答 以小车为研究对象 它在 运动过程中受到四个力的作用 重力 mg 地面支持力 N 地面摩 擦力 f 拉力 F 在水平方向上 mafF cos 在竖直方向上 0sin mgNF 际单位制 单位制