高中物理人教版 (新课标)必修13 牛顿第二定律教学设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修13 牛顿第二定律教学设计，共6页。

（ 上午 于深圳市宝安中学）
教学内容
力产生瞬时效果，一是形变，一是产生运动状态的改变，即产生加速度。必修本第一册第一章第三节已经定性地介绍了力的形变效果，并定量地给出了弹簧的弹力与形变的关系。本节“牛顿第二定律”则是定量地研究力和加速度的关系。由于高中力学部分是由牛顿定律为基础所构建的体系，在牛顿三定律中，牛顿第二定律为核心内容。教材第二节“物体运动状态的改变”起到了承上启下的作用，承上，使学生加深了对牛顿第一定律的理解，启下，通过实例定性地了解了牛顿第二定律。本节通过实验定量分析，得出牛顿第二定律。教材中使用了三个变量，通过控制变量法，来研究物理规律，即先保持一个量不变去研究另两个物理量间的变化关系，然后再保持另外一个量不变，研究另两个量间的变化关系。然后把前面综合起来就可以得到三者之间的关系，这是一种非常重要的研究方法，在以后的知识如电容、电阻等内容都会用到此法。是培养学生能力的好材料。
教材在用实验研究a、F、m三者变化关系时，为简化研究，首先只研究受单个力作用的情况，然后运用了前面力的合成的知识来解决受多个力的情况，并把初中及高中前面所学的物体处于平衡状态归为牛顿第二定律的特殊情况，这样做让学生进一步加深对力的合成的等效性的理解，知识更加系统化，有利于学生系统地把握牛顿第二定律。
本节内容是本章的重点内容，也是整个力学部分的重点内容，乃至整个高中物理的重点，它所解决问题方法及思路常用于热学、电学等的问题的研究中。
本节的重点是理解并运用牛顿第二定律，难点是定律的物理内涵。
应当指出的是，本节实验是小车放在光滑的水平面上做这个实验。大家知道光滑的水平面是不可能找到的，故在实际的实验中，需要采用倾斜平面以平衡小车所受木板的摩擦力或气垫导轨来做实验，这样的操作既增加了操作演示实验的难度，又增加了学生理解实验的难度。为了更好地解决好这个问题，在本课时中，可以采用用计算机来模拟这个实验，如利用金数龙公司的《仿真物理实验室》软件制作小车受力的运动动画课件来模拟小车的运动来研究a、F、m三者间的关系。实践证明这样做的效果很好，有效地降低了本节的难度，待学生有了一定的基础后，然后再回过头来理解为什么此处第一次不用实物来做，用实物又该怎么来做，进一步巩固了对牛顿第二定律得出的科学思想和科学研究方法。
教学目标
根据教学大纲的要求、教材的具体内容和高中一年级学生的认知特点，拟制定以下教学目标：
知识目标：能根据实验结果，推出a、F、m三者间关系，理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式，力的单位N的定义。
能力目标：能理解在多个力作用下牛顿第二定律表达式，初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤，在具体运用中能注意牛顿第二定律的瞬时性、矢量性。
科学思维品质目标：使学生学会并掌握运用控制变量法研究多个物理量间关系，以及通过等效观点来求解问题的方法。
教学方法：
实验引导探索式：物理考试大纲明确要求学生的五种能力：即理解、推理、综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及实践能力。而本节正好是培养这些能力的好教材，故采用实验引导探索式，在实验中，教师在关键步骤上作出恰当的引导，得出在m一定时，a与F成正比，F一定时，a与m成反比，进而引导学生得出牛顿第二定律，然后推广应用到多个力作用下a、F、m三者的关系和物体处于平衡状态的情况。
讲练结合式：在讨论应用牛顿第二定律求解问题应注意的几个问题时，让学生分析问题，教师注意随时发现学生中出现的问题，或有意给出错误答案，及时组织学生分析产生错误的原因，注意将学生的主体性与教师的主导性有机地结合起来，及时强化有关知识，提高掌握知识的准确性。
教学程序：
新课的引入
（1）、回顾上节内容，上节定性得到a既与F有关，也与m有关。进而提出三者间到底有什么定量关系？引导学生大胆猜测，提高学生的参与意识与学习兴趣。
（2）、介绍研究三个变量问题的研究方法——控制变量法。
（3）、研究方案：利用实验。（本处用计算机模拟实验来得到有关数据，并得出结论。）
m一定时，a与F的关系。
（1）、实验装置：交代清楚实验装置，研究对象及外力的施加。
（2）、如何保持质量一定：利用两个质量相同的小车来做实验。
（3）、如何测定加速度？根据初速为0的物体运动规律，在t相同的情况下，a∝s，通过测s来达到测a的要求。
模拟实验一：小车质量均为0.1kg，小车1受0.1N的拉力，小车2受0.2N的拉力，同时开始运动，观察任一段时间内的两小球的位移关系，并根据实验得出结论：a∝F。
{例题1}、P89-ex2（1）
F一定时，a与m的关系。
模拟实验二：两小车均受0.1N的拉力，小车1质量为0.1kg，小车2质量为0.2kg，同时开始运动，观察任一段时间内的两小球的位移关系，并根据实验得出结论：a∝1/m。
{例题1}、P89-ex2（3）
牛顿第二定律
综合上述两个实验结果，得出a、F、m三者间的关系，进而介绍牛顿第二定律。
（1）、内容：
文字表述：
数学公式
力的单位N的定义
（2）、理解：
矢量性
瞬时性
（3）、应用
多个力作用下的牛顿第二定律
平衡状态是牛顿第二定律的特殊情况
{例题3}、p89-ex2-5
小结本节内容
本节在前一节定性研究a、F、m三者关系的基础之上，运用实验结果得出了三者的定量关系，即牛顿第二定律，在理解的基础之上进行了简单的运用，本节重点应放在对定律的理解上，而定律的运用则在以后的练习中逐步深化。
布置作业
p89-ex2(2)、(4)
板书
研究方案：利用实验。
m一定时，a与F的关系。 a∝F。
F一定时，a与m的关系。 a∝1/m。
牛顿第二定律
（1）、内容：
文字表述：
数学公式： a∝F/m。 F=ma
力的单位N的定义:1N=1kg.m/s2
（2）、理解：矢量性 瞬时性
（3）、应用：多个力作用下的牛顿第二定律
平衡状态是牛顿第二定律的特殊情况
作业 p89-ex2(2)、(4)