人教版必修一4.3《牛顿第二定律》WORD教案2 6页

二、牛顿第二定律 一、 教学目标 ‎1、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、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、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、 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、 设计思路 ‎ 通过实验思考，优化意义建构，提出并解决实际问题 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 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、 ‎ 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、 教学设计 教师活动 学生活动 点评 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。‎ 学生回答：‎ 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。‎ 让学生观看录像和实验，使学生对物体运动状态的改变有一个感性认识，然后进行问题讨论，创设情景，引出课题。‎ 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：‎ 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：‎ ‎ 1、牛顿第二运动定律 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，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。‎ 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：‎ ‎①设计表格，填写对应的F和a的数值（取6组数据）‎ ‎②以F为纵轴，a为横轴作F-a图像 ‎③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：‎ ‎①设计表格，填写对应的a和1/m的数值（取6组数据）‎ ‎②以a为纵轴，1/m为横轴作a-1/m图像 ‎③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。‎ ‎①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 ‎②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 ‎①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，加速度的方向跟合外力的方向相同。‎ ‎②表达式：F合=ma ‎③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 ‎④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。‎ ‎⑤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？‎ 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。‎ 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 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？‎ 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：①密度、②米/秒、③牛顿、④加速度、⑤质量、⑥秒、⑦厘米、⑧长度、⑨时间、⑩千克 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α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μ，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和导出。‎ 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。‎ ‎①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）‎ ‎②导出单位：利用公式推导出来的。‎ ‎③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，‎ 在竖直方向上，‎ 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。‎ 本书中均采用国际单位制 单位制在物理计算中的应用评价： 在物理计算中，如果所有已知量都用同一种单位制的单位表示，那么计算结果就用这种单位制的单位表示。反则若没有对单位先进行统一，那么在计算中的每一步都必须让单位参与运算，否则，计算结果的单位很可能要出现错误。 这里主要是培养解决物理的思维方式，理清解题思路。‎ 又有，‎ 联立三式解得：‎ 正交分解是牛顿运动定律中解决问题的一般方法，是重点，这里除引导方法外，还必须注意规范性。‎