高中物理教案《牛顿第二定律》案例.pdf

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1、学习必备欢迎下载教学案例：司南版普通高中课程标准实验教科书物理1 1（必修）第六章 力与运动第 2 节牛顿第二定律（用 2 2 课时）一、课标要求通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学 单位。二、内容分析牛顿运动定律是高中力学知识的基础，而牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心。因此本节内容是本章中的重点，学好本节内容至关重要。在高中物理课程标准中，特别强调要让学生经历探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程。其目的就是要让学生在这一过程中，巩固对加速度、力和质量的测量，学会科学

2、研究的常用方法一一控制变量法、图象法等，培养探究的能力，体验探究的乐趣，增强合作 交流的意识。三、教学目标经历探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程，学会用图象法表示加速度与力、加速度与质量的关系，并根据图像分析得出加速度与力、质量的关系式。体会探究过程中所 用到的控制变量法、图象法等科学方法。培养设计实验、动手操作、分析问题和交流合作等 能力。通过等式 F F=kmakma 中给定 k=1k=1来定义力的单位，明白国际单位制的意义。教学重点：经历探究加速度与物体质量、物体受力的关系的过程。理解牛顿第二定律。教学难点：分析实验数据得出加速度与力、质量的关系式。四、设计思想本节内容安排两个课

3、时完成。第一课时：是在复习第一节牛顿第一定律，理清力与质量在改变物体运动状态中所起作用的基础上，分析得出 F F、m m、a a 三个物理量的定性关系。进而设计能够探究这三者定量关系 的实验，并分小组进行实验。这里要求学生认真设计实验方案，并对具有代表性的几个方案 进行逐一分析评价，最后确定其中的一个方案。对这一方案进行补充完善后再进行实验。实 验得到数据后，让学生在课后对实验数据进行分析处理，要求他们分别使用表格法和图象法 进行处理，找出三个物理量的定量关系。在这一课时中，主要是感悟理性分析与推理、体验 设计实验的思想与方法，亲历探究实验的操作过程。第二课时：首先安排各实验小组汇报其实验数据

4、处理的结果，展示各小组所画的关系图象，并发动全班同学进行评价，从中总结出F和a二1/m的关系，写出F=kma的表达式。然后在介绍单位制问题，并得出牛顿第二定律。最后让学生做课本上的两道例题。学习必备欢迎下载有条件的学校可以在课外安排一个小组运用气垫导轨进行再实验，然后在课堂上将实验数据与结果展示给全班同学。与小车在木板上运动的实验数据对比之后，学生将体会到技术 的发展给实验带来的进步。五、案例设计（第一课时）（一）导入新课教师：通过牛顿第一定律的学习，是否知道物体运动状态发生改变的原因是什么？（边提问，边板书：运动状态变化）学生：是力，力是改变物体运动状态的原因。（边评价，边板书：力 F F,

5、原因。画箭头指向 运动状态变化”）教师：同一个力作用在不同物体上，使物体运动状态改变的效果相同吗？学生：不同。教师：那么，还跟什么因素有关呢？学生：还跟物体的质量有关。（边评价，边板书：质量 m m。画箭头指向“运动状态变化”）教师：很好，上一节学过，质量是物体惯性大小的量度。惯性即表现为对物体运动状态 改变的阻碍作用，质量越大，惯性越大，状态就越难改变。（板书：惯性，阻碍）教师：前面的学习我们知道，运动状态是用速度来描述的，运动状态的改变就是速度的改变。那么运动状态改变的快慢用什么物理量来描述？学生：用加速度 a a 来描述。教师：那么状态改变的难易程度，如何从加速度学生：a a 越小说明状

6、态改变越难，a a 的值中体现出来？a a 越大说明状态改变越容易。（板书：加速度 a a，最后形成如下的板书效果）学习必备欢迎下载教师：因此，力是改变物体运动状态的原因，也可以理解为力是使物体产生加速度的原因。上述的关系表明，围绕物体运动状态的改变有这三个物理量之间的关系吗？学生：力越大，质量越小，物体产生加速度就越大。教师：很好，但研究物体的运动，仅作定性的分析往往是不够的，需要找出它们之间的定量关系。下面，我们就一起来探究a a 与 F F、m m 的定量关系。F F、m m、a a 三个物理量，你能定性地说一说（二）实验探究教师：首先应该解决两个问题：一是行研究？学生：（引导）可以采用

7、控制变量法，即在保持 m m 一定的情况下，探究 a a 与 F F 的关系；在 保持 F F 一定的情况下探究 a a 与 m m 的关系，然后再综合得出三者之间的关系。教师：第二个问题是选择什么样的物体来研究，并如何测量或比较这三个物理量？也就 是如何设计一个具体的实验来进行探究的问题，请大家展开讨论，并将初步的设想说出来，让大家一起来补充和完善。学生：实验设计方案。（必要时启发学生：考虑前面测定匀变速直线运动的加速度装置）F F 和 m m 同时决定 a a,三个量同时发生关系该如何进教师：（组织学生对各方案进行可行性分析、评价，从中确定一种方案：木板一小车。如 果气垫导轨数量够，就用气

8、垫导轨做，但普通学校可能都还是用斜面小车来做）教师：为了使小车所受的拉力约等于砂桶重力，以及如何消除摩擦力的影响，请同学们阅读课本第 5 5 自然段的内容。学生：（阅读课本）教师：怎样才能判断小车作匀速运动呢？小车如果越跑越快，或者推动后滑一段就停下,肯定都不是匀速运动。而是要在轻轻推动后它能一直滑动下去才趋于匀速，最后是让它拖动纸带，看打出的点是否均匀。教师：参考课本的介绍完成实验操作，两项实验分别 做三次，一共打印出 6 6 条纸带，注意编上记号，回家后请 同学们自行设计记录实验数据的表格，处理。学生：（完成实验操作）1 1、保持 M M 不变，探究 a a 与 F F 的关系。2 2、保

9、持 F F 不变，探究 a a 与 M M 的关系。作业布置：测量纸带，将得到的数据填入自行设计的表中，并以此在坐标上作图分析,总结出规律。测量出数据并作出 分析注：第一课时结束。学习必备欢迎下载（三）（第二课时）交流研讨教师：请各小组将实验数据分析处理的过程和结果准备好，老师检查之后抽几个小组向大家汇报一下。（巡回查看，注意选取存在典型问题的案例和数据处理较好的案例）学生：学生汇报和展示自己的数据、分析处理的过程及结论。（老师指定的，具有代表性的小组发言。每个小组发言后进行师生共同评价，特别是对图象画的情况进行评价，引导学生今后应注意些什么）（四）归纳总结（学生回答，教师板书）教师：根据各组

10、探究的结果，我们可以总结得出如下结论。1 1、当保持 m m 不变时，a a 与 F F 成正比。2 2、当保持 F F 不变时，a a 与 m m 成反比。教师：牛顿在进行大量的实验后，发现上述两个结论都是正确的，并综合得出am或F二ma这就是著名的 牛顿第二定律。用文字可表述为：物体的加速度跟它所受的合外力成正比，跟它的质量成反比教师：如果把上述的综合结论写成等式，应是。（板书）F二kma。那么这里的比例系数 k k 应取何值呢？这就跟各物理量所使用的单位有关了。还记得初中就学过的力的单位吗？学生：是牛顿，用 N N 表示。教师：实际上，这个单位就是根据牛顿第二定律规定的，即把可以使质量为

11、产生 1m/s1m/s2加速度的力规定为 1N1N。所以 1N=1 kg m/s1N=1 kg m/s2因此，当 F F、m m、a a 三个物理量都采用国际单位制时，k=1k=1，公式可简化为1kg1kg 的物体F二ma教师：这一关系式除确定了三个量之间的大小关系外，你认为还确定了什么？学生：（1 1）a a 与 F F 两矢量间的方向关系。（教师适当引导）（2 2）a a 与 F F 的瞬时关系。（五）力学单位制教师：对物理量单位的规定是一件大事，关系到国际科学技术的交流和商业的往来，必须有一个国际的标准。请阅读课本“力学单位制”的内容。并发表自己的见解或提出疑问。学生：自由发言（对学生的

12、见解和疑问，师生进行共同评价或解释）教师：就学过的物理量中，有哪些物理量的单位是导出单位？学生：回答（比如：速度 m/sm/s、密度 kg/mkg/m3、压强 PaPa 等）学习必备欢迎下载（五）巩固练习例题 1 1：（见课本 P110P110 的例题）例题 2 2：（见课本 P112P112 的例题）例题 3 3：P113P113 作业的 1 1、2 2 两道选择题（六）作业布置书面作业：P113P113 第 3 36 6 题课后活动：根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置。六、案例评析学习物理并非只掌握几个公式，而是要学会理性分析与思考。在本节课的复习引入上，注重引导学生通过理性

13、的分析与思考，寻找运动状态变化与力、质量的关系，这是很有意义 的。这可以帮助学生形成一个完整的知识框架，从根本上把握a a、F F、m m 三者的关系。本节也属于实验探究课，但在探究的七个要素（提出问题、猜想假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作）中，本节课 的设计不追求面面俱到，而是侧重于、四个要素。即根据本节课的特点，重点 培养设计实验、动手实验、处理和分析数据、交流与合作等方面的能力，这样的取舍是比较 合理的。探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验方案很多，可以根据实验的条件和学生的实际水平加以适当选择，以求得好的效果。如果条件许可，还可以让学生同时用不同的方 法进行探究，并对这些方法进行比较和分析。案例设计者：福州教育学院林明华