高中物理人教版 (新课标)必修13 牛顿第二定律优秀教学设计

高中物理新课标教学设计

4.3牛顿第二定律

【学习者分析】

牛顿第二定律是通过实验归纳总结出的规律，它反映了加速度跟合外力、质量的定量关系。牛顿第二定律的数学表达式简单完美，记住并不难。但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系，牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景，对学生来说是较困难的。这一难点在本课中可以通过定律的辨析和有针对性的练习加以深化和突破，另外，还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解。学生很难明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解各物理量和公式的内涵和外延，避免重公式、轻文字的现象。数学语言可以简明地表达物理规律，使其形式完善、便于记忆，但它不能替代文字表述，更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况。学生常常会将活的规律变为死的公式。

【教材分析】

高中物理新课程标准中要求学生对牛顿第二定律有一定的理解和掌握。要达到该标准不仅要使学生了解牛顿第二定律的内容，更重要的是让学生认识到牛顿第二定律在现实生活中应用的重要性，以及如何利用该定律来解决实际问题，更不能忽略要在教学过程中时刻注意对学生学习能力的培养。

本课以必修1教材为依据。通过对牛顿第二定律定律的探求过程，渗透物理学研究方法，是整个物理教学的重要内容和任务。这是人类认识世界的常用方法。牛顿第二定律通过加速度将物体的运动和受力紧密联系，使前三章构成一个整体，这是解决力学问题的重要工具。定义力的单位“牛顿”f＝kma使得k＝l，得到牛顿第二定律的简单形式f＝ma。使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一，但应知道它所对应的文字内容和意义。所以本节课不只是让学生掌握牛顿第二定律，更应知道定律是如何得出的。

【教学目标】

1.知识与技能：

(1)掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；

(2)理解公式中各物理量的意义及相互关系。

(3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。

(4)会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算

2.过程与方法：

(1)以实验为基础，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。

(2)培养学生的概括能力和分析推理能力。

3.情感态度与价值观：

(1)渗透物理学研究方法的教育。

(2)认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。

【重点难点】

(1)牛顿第二定律应用

(2)牛顿第二定律的意义

【设计思想】

这是一节概念课，主要是以讲授为主，重点讲解牛顿第二定律的意义及其应用。

【教学环节】

一．课题的引入

复习引入：

l、物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？

2、物体的加速度与其质量之间存在什么关系？

进一步提出问题，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？

二．新课教学

    师：通过上一节课的实验，我们证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比．

    师：如何用数学式子把以上的结论表示出来?

    生：a∝F/m

 师：我们可以把上式再变形为F∝ma．

师：如何把以上式子写成等式?

生：需要引入比例常数k,F=kma

选取合适的单位，上式可以，简化。前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿．其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m／s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即1 N=1 kg·m／s2．

可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F＝ma

这就是牛顿第二定律的数学表达式．

师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何?

生：质量m是标量，没有方向．合力的方向与加速度方向相同．

师：对，我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢?

生：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．

师：加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性。

[讨论与交流]

(多媒体演示课件)一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方向向右、大小为5 N的恒定外力作用，若物体质量为5 kg，求物体的加速度．若2 s后撤去外力，物体的加速度是多少?物体2 s后的运动情况如何?

学生进行分组讨论

师：请同学们踊跃回答这个问题．

生：根据牛顿第二定律F＝ma，可得a=F/m，代入数据可得a＝lm／s2，2s后撤去外力，物体所受的力为零，所以加速度为零．由于物体此时已经有了一个速度，所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态．

师：刚才这位同学说2s后物体不再受力，那么他说的对不对呢?

生：不对．因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力．

师：那么在这种情况下的加速度又是多少呢?

生：仍然是零，因为重力和支持力的合力为零，牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力．

师：非常好．以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理．

三．课堂小结

本节课所学的牛顿第二定律是把力和运动联系起来的桥梁，是我们解决许多力学问题乃至其它方面物理问题的一个重要武器，因此，我们必须很好地理解、掌握和应用它。同时，我们在本节课所学到的方法，也是人们研究自然改造自然、社会的一种重要方法，因此，更需要去掌握并学会运用

四.作业

1、第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用力提一个很重的箱子，却提不动它，下列解释正确的是   （    ）

（A）牛顿第二定律不适用于这种情况 

（B）牛顿第二定律适用于这种情况，产生物体加速度的力应该是物体受到的合外力

（C）牛顿第二定律适用于这种情况，只是产生的加速度太小了，我们感觉不到

（D）牛顿第二定律适用于这种情况，因为箱子受到的合外力为0，故加速度为0

 2、量是2kg的物体，只受到互成90°角的两个力作用，这两个力都是14N。这个物体加速度的大小是多少？沿什么方向？

【板书设计】

1、加速度和力的关系

对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在它上面的力成正比

2、加速度和质量的关系

在相同的力的作用下，加速度跟质量成反比 

3、牛顿第二定律及其公式

(1)内容：物体的加速度跟所受的合外力成正比，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)公式：f合＝ma 

即：  fx＝max

      fy＝may

(3)单位关系1n＝1kg·m/s2

【教学反思】

牛顿第二定律是本章的重点，也是一个难点内容。它实际上也是整个力学的重点内容，所以能否正确掌握这一定律对今后学习的影响至关重要。因此，必须给予足够的重视，教材为降低难点，安排了第二节作了塾铺。同时，在实验上由定量讨论得的结论，改为定性研究得到结论，这样做实验上虽然降低了要求，但却造成了得出定律表达式的难点，因此，教学中必须设法突破这一难点，这是教学成功的关键.