南京师范大学教育实习教案.docx

南京师范大学教育实习教案实习生姓名 奚昀泽 指导教师审阅签名 年 月 日实习学校江苏省锡山高级中学年级和班级高一（9）班实习学科物理课程题目牛顿第二定律（公开课）教学目的一、 知识与技能1. 理解加速度与力、质量的关系2. 理解牛顿第二定律的内涵3. 对牛顿第二定律能够进行简单运用二、 过程与方法1.通过对牛顿第二定律的推导与比例系数k的确定，使学生对力学单位制有简单了解三、 情感态度与价值观1.通过动力学方法测质量的引入，培养学生对物理的兴趣，开拓学生的眼界与思路教学重难点重点1. F=kma的得出与比例系数k的确定2. 牛顿第二定律F指的是合力难点1. F=kma、比例系数k的确定课程类型与教学模式、方法新课/讲授法教学用具与媒体PPT教学过程与时间分配教 学 设 计 与 教 学 内 容教学设计意图引入（25min）上节回顾（1min）牛顿第二定律（35min）牛顿第二定律的理解（问题1）（2.5min）牛顿第二定律的理解（问题2）（25min）雨滴下落（7min）苹果下落（8min）牛二性质（2min）成立条件（3min）定量分析（4min）动力学方法测质量（4min）小结（1min）问题思考（4min）同学们，今天我们开始进入第三节的学习，牛顿第二定律。在学习今天的内容之前，同学们先思考一个问题，我们如何测量物体的质量。（挑一个学生回答）很好，我们可以通过托盘天平来测量物体质量，同样，我们也可以使用弹簧测力计测出物体重力，然后通过G=mg这个公式，来间接地测出物体质量。但是，如果到了太空中，这些方法又是否行之有效呢？同学们来看这么一段视频（播放视频）我们看到，在太空中，由于没有重力的作用，物体都飘在空中，我们传统的测量质量的方法并不能奏效，那么，我们是否能找到其他方法，来测量物体的质量呢？学完今天的内容，我们再来解决这个问题。我们先来回顾一下我们上节课所学内容。在上节课中，我们通过实验，探究了加速度与物体质量及物体所受作用力的关系，知道了在质量一定时，加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。我们通过大量的实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，写成比例式也就是写成等式F=kma，k是比例系数，这就是牛顿第二定律。那么，这个比例系数究竟等于多少呢？初中我们就学过，力的单位是牛顿，那时我们并没有讨论牛顿这个单位的具体意义。在国际单位制中，我们把能使一千克质量的物体获得1m/s2加速度所需力的大小定义为1牛顿，也就是说1N=1kgm/s2，那么，我们在牛顿第二定律F=ma公式中，全部使用国际单位制，力用牛顿，质量单位用千克，加速度单位用米每二次方秒，那么我们的比例系数k就取1，1可以省略，那么我们牛顿第二定律表达式就简化为F=ma。根据我们的牛顿第二定律表达式F=ma，我们可以看到，不用我们用多小的力作用在物体上，总能使物体获得一个加速度。那我们来看这么一个粉笔盒，老师轻轻推它一下，给他一个水平的作用力，我们看到，粉笔盒的运动状态并没有改变，它仍与桌面保持相对静止，那么，这是否与我们的牛顿第二定律相矛盾呢？同学们思考一下好，我听到有同学说，因为存在粉笔盒和桌面有一个静摩擦力。作为一个力学问题，首先就要进行受力分析，那么我们来对粉笔盒进行受力分析（板书）首先粉笔盒受到一个竖直向下的重力，然后，桌面对它有一个支持力，我的手对它有一个推力，我画成水平向右，桌面粗糙，还有一个摩擦力，阻碍它运动的趋势，水平向左。由于物体静止，我们说它处于平衡状态，这些力的合力为零，这也就解释了为什么我手推粉笔盒，粉笔盒并没有获得一个加速度。所以我们说，实际物体所受的力往往不止一个，牛顿第二定律中的F指的是物体所受的合力。所以我们把牛顿第二定律的公式完善一下F合=ma我们再来看这么一张图，这张图很熟悉吧，这是我们物理书封面上苹果做自由落体运动的一张频闪摄影照片。我们第二章就学过自由落体运动，那时我们说自由落体运动的加速度为g，那么学习了牛顿第二定律，同学们是否能解释一下，为什么自由落体运动的加速度为g呢？同学们可以推导一下好，有同学能回答一下吗？很好，我们之前学过自由落体运动的条件，物体初速度为零，还有只受重力，所以物体所受的合力就是（板书）重力F合=G，同时F=ma，G=ma，我们把这些式子代入，等式左右两边约去m，那么我们就得到a=g我们再来看一下我们生活中常见的下落运动，雨滴的下落。雨滴形成于距地4-5km的高空，假设某雨滴距地4.5km开始下落，下落过程不吸附小雨珠，g取10m/s2,若该雨滴做自由落体运动，那么它到达地面时的速度是多少？第一问很简单，我们用之前学过的运动学公式，很容易得出结果v=2gh=300m/s。我们可以看到300m/s是一个相当大的速度，在我们实际生活中，我们能清晰地看到雨滴的下落，雨滴的速度远没有如此之大。这是由于雨滴还受到阻力，假设空气阻力可表示为f=kv，那么雨滴下落过程加速度如何变化？我们能画出v-t图像么？同学们可以讨论一下。（学生讨论）有没有哪位同学能够回答一下这个问题？（学生回答）作为一个力学问题我们还是进行受力分析，雨滴受到竖直向下的重力，还有一个空气阻力。取竖直向下为正方向，F合=G-f=G-kv=ma我们可以看到，最初速度为零，阻力为零，雨滴所受合力就是其重力，加速度也就是g。随着速度的增加，阻力越来越大，所受合力就越来越小，它的加速度也随之越来越小，在v-t图像上，反映加速度的是不是就是切线的斜率。也就是说，图像变得越来越平缓。直到速度到达一定值，此时阻力就等于重力，雨滴所受合力为零，此时速度就不在改变，所受阻力也不再改变，就等于其重力，雨滴就开始做匀速直线运动。根据我们的分析，同学们是否能画出v-t图像了呢。那我们再来看这一题，将一个苹果在某处以某一初速度被竖直向上抛出，经一段时间落回原处如果不计阻力，小球上升和下落的加速度的大小和方向都一样吗？和刚刚类似，忽略阻力，不论上升或者下降，小球只受到重力作用，根据牛顿第二定律F合=ma，很容易得到加速度大小就是等于g，方向与合力，也就是重力方向相同，竖直向下。（画v-t图）第二问如果在整个过程中小球所受阻力大小恒定。你觉得上升和下落两个阶段，哪个加速度大？方向如何？那么我们来进行受力分析喽，以竖直向下为正方向，上升阶段，受到重力，与空气阻力，方向阻碍其相对运动的方向，也就是竖直向下，G+f=ma，下落阶段，同样受力分析，阻力方向竖直向上G-f=ma，所以上升和下落阶段，加速度方向都是竖直向下，上升阶段加速度大，下落阶段加速度小。（画v-t图）重点来看第三问，设苹果运动时受到的阻力与速率成正比（即f=kv），请分析小球运动全过程中的加速度大小如何变化？能否用v-t图像表示？是不是有点似曾相识，和刚刚雨滴的题目是不是类似。那同学们自己画一下，我一会找一位同学来说一下。（学生回答）来我们看一下，上升阶段G+fv=ma，那么速度逐渐减小，加速度也减小，v-t图像变缓，下落阶段G-fv=ma，速度逐渐增大，阻力也逐渐增大，加速度继续减小，图像继续变缓，直到速度到达一定值，此时阻力就等于重力，苹果所受合力为零，此时速度就不在改变，所受阻力也不再改变，就等于其重力，苹果就开始做匀速直线运动，图像也就是这个样子。看了这些题目，我们再来归纳一下，牛顿第二定律F合=ma，它具有矢量性，物体加速度方向与所受合外力方向相同，同时，它还具有瞬时性，不论物体怎么运动，物体在某一时刻或某一位置的加速度a只与物体所受合外力F有关，两者同时产生，同时变化，同时消失，也就是说与物体的运动状态无关。再来看这题，在向右加速前进的车厢中，放置在光滑的桌面上的小球作何运动？同样受力分析，接触面光滑，小球只受重力和支持力，两者平衡，那小球相对于地面应该是静止的，可是，相对于车厢呢，它却有一个向左的加速度，那么是不是就与牛顿第二定律矛盾呢？所以，我们说，牛顿第二定律只在相对于地面静止或者匀速直线运动的参考系中成立，我们把这样的参考系叫做惯性系。刚才我们定性分析了苹果和雨滴的下落，现在我们来看一个定量的问题，一个质量为1kg的物体放在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数是0.2 ，现作用一与水平方向夹 37角斜向上的恒力F=5N，那么物体的加速度又是多少？竖直方向N+Fsin37=G水平方向Fcos37-N=maa=2.6m/s2那么运动2s后撤去F，物块经过多长时间静止？撤去F，阻力就变为了f=mg=ma，a=g=2m/s2力学结束，下面的就用运动学公式求吧现在我们来看下书上的科学漫步，如何用动力学方法求质量，对于我们最初的问题是不是有些想法了呢（视频）我们小结一下牛顿第二定律：F合=ma矢量性：a与F合同向瞬时性：a与F同时产生，同时变化，同时消失还有我们牛顿第二定律的一些简单运用，比如用动力学方法测质量最后我们看下这个问题自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧被压缩最短的过程中，小球的加速度和速度的变化情况是怎样的？有同学能回答下么？小球开始接触弹簧时，压缩量很小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下的重力，此时合外力大小F=mg-kx，方向向下，随着压缩量增加，弹力增大， 合外力减小，加速度减小，当mg=kx时，合外力为零，此时速度最大，此后小球由于惯性继续向下运动，合外力大小F=kx-mg方向向上，小球减速，随着压缩量增大，合外力增大，加速度增大，速度为零时，合外力最大，加速度此时也最大。同学们可