牛顿第二定律 教学设计-高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx

4.3 牛顿第二定律教学设计【教材分析】本节教材是人教版（2019）物理第四章第3节的内容。本节在分析上节课实验的基础上，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，定量的回答了加速度与它所受的外力的关系，以及加速度与它本身质量的关系，得出了牛顿第二定律的数学表达式。同时本节教材突出了力的单位1N的物理意义，为下一节力学单位制的内容做准备，本节内容在本章中起到承上启下的作用；因而成为了运动学的核心，也是学习其它动力学规律的基础。所以本节在本章乃至本册，甚至整个高中物理中具有非常重要的地位。【教学目标与核心素养】一、教学目标1.通过分析探究实验数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式，并准确表述牛顿第二定律的内容，培养学生分析数据、从数据获取规律的能力。2.能根据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，体会单位的产生过程。3.能够从合力与加速度的同时性、矢量性等方面理解牛顿第二定律，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。4.学会用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题，体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度。二、核心素养物理观念：掌握用数学表达式体现牛顿第二定律的内容的物理观念。科学思维：培养学生处理数据误差的逻辑思维，学会分析处理数据。科学探究：通过对上节课实验结论的总结，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，体会大师的做法与勇气。科学态度与责任：通过实验总结出自然规律；在讨论中认识自然规律；在解决实际问题过程中应用自然规律；在认识、应用自然规律的过程中感受自然的奥妙。【教学重点】1.对于牛顿第二定律的理解.2.对于牛顿第二定律的简单应用.【教学难点】1.牛顿第二定律的瞬时性、矢量性、独立性、因果关系.2.应用牛顿第二定律解决问题.【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课同学们，你们知道自己的体重吗？是怎么测量自己的？假设你现在身处太空之中，还能用体重计吗？（不可以！太空中物体完全失重）那在太空中怎样测量质量呢？（一起来看个视频）想知道质量测量仪用的是什么原理，这节课我们就来学习牛顿第二定律。学生思考并回答，观看视频播放太空中宇航员测量体重的视频，激发学生的求知欲讲授新课一、牛顿第二定律通过上节课的学习，我们知道（1）当保持物体质量不变时，物体的加速度与它所受力成正比。加速度与力的关系 用数学式子表示就是：aF（2）当保持物体受力不变时，物体的加速度跟质量成反比。加速度与质量的关系 用数学式子表示就是：a1/m思考讨论：小车的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。那么，对于任何物体都是这样的吗？甲猜想中的a-F图像多次类似的实验发现：每次实验的点都可以拟合成直线，而这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点。大量的实验和观察到的事实都可以得出：物体的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。1牛顿第二定律的内容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。这就是牛顿第二定律。2牛顿第二定律可表述为：aF/m也可以写成等式：Fkma其中k是比例系数。思考与讨论：取质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s2），根据上述牛顿第二定律中加速度与力、质量的关系，我们应该怎样确定力的单位？在Fkma公式中：当k1时，质量为1kg的物体在某力的作用下获得1m/s2的加速度，则这个力Fma1kg·m/s2所以力F的单位就是千克米每二次方秒。3力F的单位Fmakg·m/s2读作：千克米每二次方秒。后人为了纪念牛顿，把它称作“牛顿”，用符号N表示在质量的单位取千克（kg），加速度的单位取米每二次方秒（m/s2），力的单位取牛顿（N）时：Fma注意：实际物体所受的力往往不止一个，式中F指的是物体所受的合力。牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致。二、牛顿第二定律的应用例1：在光滑的水平面上，一质量为30Kg的物体，在受到60N的水平向右的拉力作用下做匀加速直线运动。求：（1）物体的加速度大小是多少？方向如何？（2）若突然撤去水平拉力，物体的加速度？（3）若将该物体放在粗糙的水平面上，在相同拉力的作用下，该物体静止不动。此时物体的加速度是多少？通过例题理解牛顿第二定律：同体性：F、m、a对应于同一物体。统一性：统一用国际制的单位同时（瞬时）性：同时产生，同时消失，同时变化。矢量性：a与F的方向总是相同因果性：力是产生加速度的原因。独立性：物体受到几个力的作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样，这个性质叫做力的独立性原理。总结应用牛顿第二定律解题的一般步骤：1确定研究对象。2分析研究对象的受力情况，画出受力图。3建立直角坐标系，求出合力。4根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解。三，学以致用播放视频：太空中质量测量的原理用动力学方法测质量由牛顿第二定律Fma可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。通过刚才例1的分析，我们通过avt求解加速度，也可用牛顿第二定律aF合m 求解加速度，这两个表达式有何不同呢？牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用，我们后面会陆续向大家介绍的！学生回顾加速度与力的关系以及加速度与质量的关系学生思考讨论观察图片学生归纳总结牛顿第二定律的内容学生思考讨论理解掌握牛顿第二定律更一般的表述：学生思考讨论，理解分析例题学生理解记忆温故而知新为牛顿第二定律做铺垫让学生了解对于任何物体的加速度a与它所受的作用力F成正比，与它的质量m成反比。都是成立的。锻炼学生的归纳总结能力加深学生对牛顿第二定律的理解掌握力的单位的推导掌握加速度a的方向与力F的方向是一致的。掌握加速度与合外力存在着瞬时对应关系掌握力和加速度的因果关系掌握应用牛顿第二定律解题的一般步骤。利用牛顿第二定律解释引入中问题，前后呼应课堂小结师生共同总结1内容：物体加速度与合外力F合成正比，与质量m成反比，加速度方向与合外力方向相同。F合=ma2利用牛顿定律解题步骤：（1）确定研究对象。（2）分析研究对象的受力情况，画出受力图。（3）建立直角坐标系，求出合力。（4）根据牛顿第二定律和运动学规律列方程并求解。梳理自己本节所学知识进行交流根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。作业布置1、教材P92第3、4、5题2、思考：你能设计出一种在太空中测量质量的方法吗？巩固知识板书设计一、牛顿第二定律1内容物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟合力的方向相同。2.表达式：F合=kmaF合=ma3.力的单位1N1kg·m/s2（人为规定）读作：千克米每二次方秒。4.理解：同体性：F、m、a对应于同一物体。统一性：统一用国际制的单位同时（瞬时）性：同时产生，同时消失，同时变化。矢量性：a与F的方向总是相同因果性：力是产生加速度的原因。独立性：每个力都对应着一个加速度