高中物理 第四章第三节牛顿第二定律教案 新人教版必修1

1、牛顿第二定律教材依据人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理必修一第四章第三节教学流程图复习提问 牛顿第二定律的推导理解 应用、解决实际问题小 结教学目标一、知识与技能目标理解牛顿第二定律一般表达的含义知道物体运动的加速度方向与合外力方向一致会用牛顿第二定律解决一些与生产和生活相关的实际问题。会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题过程与方法目标：二、过程与方法目标. 掌握课程题解决的思维程序步骤 发现问题形成建立检验评价发展.培养学生的创造性思维过程以及的观察、分析和概括能力；三、情感态度价值观目标.使学生形成愿意与他人合作学习的意识。有将自己的见解与他人交流的愿望。.培养学生的

2、创造态度、实事求是的科学态度以及勇于修正错误的健康心理、具有团队精神教学重点与难点牛顿第二定律的推导及其物理意义。教学媒体矿泉水瓶、小铁球、细线、投影仪教学过程一、引入新课教师：上节课我们完成了探究加速度与力、质量的关系。在实验中我们采取了什么方法，在数据处理过程中采用了什么方法？学生：实验中我们采取了控制变量法，在数据处理过程中采用图象法。教师：控制变量法是我们在实验中经常要采用的方法，利用图象将实验中得到的数据通过描点作出图象，可以非常直观的看出两个物理量之间的关系，也可以有效的减小实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误数据，通过探究我们得出了什么结论。学生：物体的加速度与所受的力成正比

3、，与物体的质量成反比。教师：这是我们通过有限的几次实验得出的结论，带有猜想和推断的性质，要想把结论上升为“定律”应该怎么办？学生：做大量的实验，看事实与结论是否一致。教师：对，前人通过大量的实验和观察到的事实，把我们的结论上升为定律，本节课我们要学习牛顿第二定律。大家想了解牛顿第二定律的哪些知识？欢迎大家提出来。二、进行新课学生：（以下问题是来自于学生的）1.想了解牛顿第二定律怎么推导出来的？2.想了解牛顿第二定律的表述、物理意义？3.想了解牛顿第二定律的使用范围？4.想了解牛顿第二定律在生活中的应用？5.想了解牛顿第二定律与牛顿第一定律的联系与区别？教师：同学们提出了这么多关于牛顿第二定律的

4、问题，你们的问题将在今天的学习中被一一解答。首先我们先研究牛顿第二定律的表述。大量的研究表明，当物体的质量相同时，加速度跟作用在物体上的合外力成正比，即112233或者当物体所受的合外力相同时，加速度跟作用在物体的质量成反比，即112233或者综合以上两个结论，我们可以得到什么结论？学生：，或教师：用文字如何表述呢？学生：（讨论、交流）物体的加速度跟作用力成反比，跟物体的质量成反比。教师：棒极了，牛顿第二定律的表述正是：物体的加速度跟作用力成反比，跟物体的质量成反比。（板书） 牛顿正是在总结了前人大量的理论和实验成果的基础上，再经过自己长期研究，才提出牛顿第二定律的。根据大量的实验和研究归纳出

5、规律是人们认识客观规律的一种重要发法。请同学回忆上节课的实验过程中我们把小车看成什么？通过增减砝码改变小车的什么力？学生：把小车看成质点，增减砝码改变小车的合外力。教师：可见，在牛顿第二定律中质量指什么的质量？作用力指什么力？加速度指什么加速度？学生：质量指质点的质量，也就是说所研究的物体能看成质点；作用力指物体所受的合外力；加速度指合外力作用下物体获得的加速度。教师：好极了，如果合外力发生变化时，加速度变化么？为什么？学生：因为物体的质量一定，根据在牛顿第二定律，合外力发生变化时，加速度变化。教师：这反映了加速度与合外力什么关系。学生：（小组讨论）加速度与合外力之间的瞬时对应关系教师：太好了

6、！同学们能不能用学过的知识对加速度与合外力之间的瞬时对应关系进行具体阐述？小组交流：学生：（小组交流，派代表用投影仪投影，补充完善）（）当合外力恒定不变时，加速度为恒量，物体做匀变速直线运动。（）当合外力是变力时，加速度为变量，物体做变速运动。（）合外力为零，加速度为零，物体做匀速直线运动或者静止不动。教师：前面学过的知识掌握得不错，大家的讨论说明了什么？学生：说明了合外力是产生加速度的原因，物体的运动状态由合外力决定。教师：对，下面我们看到题目。质量为的物体在光滑的水平面上受的力作用，产生2的加速度。请大家想一想，要使质量为的物体在光滑的水平面上2的加速度，需要多大的外力？学生：需要的外力作

7、用。教师：同样产生2的加速度，质量为的物体需要的力作用，而质量为的物体需要的力作用，说明了什么？学生：激烈讨论 （以下是学生观点）学生：要产生同样大小的加速度，质量越大的物体，所需的外力越大。学生：质量越大的物体，越难改变运动状态。学生：质量越大的物体，惯性越大，越难改变运动状态。（由学生讨论、互相补充、完善观点，得出正确结论）教师：同学的发言非常精彩，通过本节课的学习，大家对物体的惯性应该有更深入的认识。惯性不仅表现在物体保持静止或匀速直线运动的状态上，也表现在物体改变运动状态的难易程度上。教师：用投影仪展示赛车转弯的图片。我们知道赛车能够在尽可能短的时间内达到最大的运动速度。现在假设大家都

8、是设计师，根据牛顿第二定律，该怎么设计赛车呢？学生：（讨论补充）在尽可能短的时间内达到最大的运动速度，也就是要有尽可能大的加速度，由牛顿第二定律可知，要使物体获得较大的加速度，除了对物体施加较大的作用力外，还要使物体的质量尽可能小，所以我们设计的赛车除了装备大功率的发动机外，还使用新型轻质材料。教师：事实上设计师就是这么设计，我相信不久的将来，一定能看到同学们设计的赛车奔驰在五大洲。根据牛顿第二定律的结论，前人把比例式写成，说明的数值跟、和选择的单位有关，前人发现如果物体的质量，得到的加速度2，那么这时作用在物体上的外力的数值就等于的数值，前人把这时作用在物体的力的大小定义为 “个单位的力”，

9、的数值就等于，2后人为了纪念牛顿，把力的单位2叫做 “牛顿”，用符号 “”表示。根据前人的推导过程，在运用牛顿第二定律时，单位要注意什么？学生：、的单位必须分别是、2。教师：有人根据说，合外力的方向由加速度的方向决定，你们同意么？学生：不同意，因果倒置，根据牛顿第二定律我们知道，合外力是引起加速度的原因，加速度的大小、方向由合外力决定。教师：有人根据说，物体受的外力越大，加速度越大，速度越大。作用力减小，物体的速度一定减小。你们同意么？如果不同意，用生活的例子来说明。学生：（以下是学生观点）学生：同意，生活中推车时，力越大，车越快。学生：不同意，例如汽车启动时，牵引力很大，加速度很大，速度并不

10、大；开动后，司机换档，减小牵引力，加速度减小，速度却在增加。学生：不同意，火车启动时，牵引力很大，加速度很大，速度很小，经过一段时间后，牵引力减小到与阻力大小相等，加速度为零，做匀速直线运动，速度最大。（让不同的学生生活经验背景的差异构成宝贵的学习资源）教师：同学们平常的生活中观察的很仔细，希望以后继续保持下去。同学们中有同意的也有不同意的，到底哪种观点正确呢？生活中的经验可靠么？请大家继续讨论？学生：激烈辩论 （让问题来自学生，也解决于学生）生活中的经验不可靠，合外力、加速度和速度之间没有必然联系。教师：通过大家的讨论，我们知道了生活中的直觉不可靠，直觉虽然不可靠，但在科技发明中，直觉却常常

11、起着意想不到的重要作用。伟大的物理学家爱因斯坦为了创立狭义相对论进行了多年的思考，一天晚上，突然，绝望中的他头脑闪现希望的火花，他马上伏案疾书，五个星期后，狭义相对论的论文写成了。我们平时要多动脑、多思考，说不定哪天直觉来，发明出对人类有用的产品。教师：速度、速度变化量、加速度之间有什么联系学生：根据运动学公式，速度的大小取决于初速度的大小、加速度的大小、加速的时间。加速度大小取决于速度变化量与变化量所用时间教师：下面我们看一道题目：（投影仪投影）质量为的汽车在平直路面试验车，当达到的速度时关闭发动机，经过停下来，汽车受到的阻力多大？重新起动加速时牵引力为，产生的加速度应为多大？假定验车过程中

12、汽车受到的阻力不变。请分析：刹车、启动过程中汽车的受力情况、运动状态？题目中已知什么，可以推出什么，要求什么？学生：（分组讨论，得出结论）刹车阶段：汽车在竖直方向上受到重力和地面的支持力而平衡，水平方向上受到地面的阻力做匀减速直线运动，使汽车产生加速度的是地面的阻力。已知初速度、末速度和作用时间，可以求出加速度，进而由牛顿第二定律计算出阻力启动过程：汽车在竖直方向上受到重力和地面的支持力而平衡，水平方向上受到地面的阻力和牵引力作用，做匀加速直线运动，使汽车产生加速度的是地面的阻力和牵引力的合力。已知阻力（上题求得）、牵引力、质量，可以牛顿第二定律 （）求出加速度。教师：分析很到位，下面请四位同

13、学到黑板上写出解答过程，看谁又快又好，剩下的同学拿出笔记本动手算算。学生：（讨论评析，让学生充当老师的角色，发挥他们的主动性）教师：下面我们来做个实验，请大家拿出抽屉中的空矿泉水瓶、拴有细线的小铁球。装满水，将小铁球放入水中，线的另一端固定在瓶盖上，盖上瓶盖，请同学们猜猜，如果用手拿着瓶水平向右做加速直线运动，小球在瓶中的位置会变化么？如果会，位置如何变化？学生：（小组讨论交流，得出猜想，以下是小组的观点）学生：不会。学生：会，偏离原来位置向右。学生：会，偏离原来位置向左。教师：大家的意见不统一，到底会不会偏离呢，继续讨论。学生：（激烈辩论，互相置疑，互相指出对方的逻辑矛盾，引发认知冲突，完善

14、自己的观点）会偏离，可能偏离原来位置向左。教师：到底你们的猜想对不对呢？请大家开始动手做做看。学生：动手做实验，教师到同学中指点。现象：小铁球可能偏离原来位置向左教师：通过大家的探究，证实了大家的猜想。大家想过没有为什么小铁球会偏离原来位置？学生：（讨论交流得出）小铁球作为整体中的一部分，具有和整体一样的加速度，所以小铁球要偏离原来位置。教师：这个实验还可以说明了什么？（提示从受力分析考虑）学生：（讨论交流得出）加速度的方向与合外力的方向一致。教师：想一想：在探究的过程中，你有什么收获？你还有什么问题无法解决？（点评：作为教师，不仅仅只关注学生学习的结果，而且还重视学生的学习过程， “收获”不

15、仅是指学到了什么知识，而且在学习过程中学生的情感体验，包括学生尝到成功的喜悦及与同伴合作的快乐，即使是失败了，学生经历情感上的波动，这也是一种难得的经历，学生失败后会反思，会进行再实践，再验证，这也是他们的收获。）三、本课小结教师利用板书，总结出本节课的内容、方法。教师：今天，我们研究了牛顿第二定律的推导、表述、物理意义以及应用。其中，牛顿第二定律的推导、表述、物理意义是本节课的重点。应该能运用它去解决日常生活中简单的问题。本节课更重要的是通过知识的学习与探索使我们获得了一些研究、思考问题的方法。首先，根据大量的实验和研究归纳出规律是人们认识客观规律的一种重要方法。其次，直觉是一种重要的物理思

16、维方式，在科学发现中、在科技发明中常常起着意想不到的重要作用。最后是贯穿在本节课整个探索过程中的思维程序：即 “提出问题、猜想、实验验证、得出结论”对待任何问题，我们在不清楚其原因之前均可大胆的猜想它可能的各种可能性，然后在运用物理学的实验方法去检验、验证猜想是否正确。这是一种科学探索的方法。四、布置作业阅读课本页，科学漫步 “用动力学方法测质量”，完成其中的计算。上网搜索有关牛顿第二定律应用的资料，写一篇小文章。（通过布置小作文，去充分训练学生的创造力或想象力）教学设计说明“牛顿第二定律”是牛顿物理学的核心内容，牛顿第二定律的推导、表述、物理意义是本节课的重点和难点。本节是一节集物理规律、物理探究于一身的课，其中牛顿第二定律的推导、表述、物理意义是本节的核心，实验探究是实施新的教学理念的阵地。在授课中，教师通过交给学生一些有效的科学研究方法，培养学生的科学素质。点评该教案有以下特点：注重物理学科以逻辑推理、实验的特点，从物理学方法的高度去指导教学活动，坚持运用引导、实验的方法让学生动手、动脑，自我塑造 “发现者”的形象。注重培养学生研究问题的方法。课堂教学的真正目的是培养学生的能力，而能力的形成需要通过学生方法的获得去实现。在本节的教学过程中，教师不失时机的传授给学生一些思维