资源简介
4.3牛顿第二定律教案
一、教材分析
本节课出自人教版高中物理教材必修1第四章第三节，通过演示实验向学生引出了牛顿第二定律的内容。是一节规律课。
教材主要向学生呈现了：探究加速度与力和质量的关系的实验思路，通过图像归纳总结出牛顿第二定律的定量表达式。
从文本编排来看，牛顿第二定律是第二章匀变速直线运动的研究和第三章相互作用之间的纽带，连接了力和运动，也是未来学习机械运动的知识基础。
二、学情分析
本节课教学对象是高一年级的学生。
在知识层面，学生已学习了牛顿第一定律、加速度等知识，对本节课涉及的力、质量、加速度和各自的测量方法已经有了初步认识。
在思维层面，学生已能够初步从定性和定量两个方面对物理问题进行科学推理、找出规律、形成结论。
在能力层面，学生对控制变量法、图像法、归纳法也有一定的实践经验，也与其他同学合作交流，总结规律，为本节课的顺利开展提供前提。
三、教学重点与难点
【教学重点】
1.牛顿第二定律的实验演示；
2.牛顿第二定律的文字表述和比例表示；
3.牛顿第二定律的适用条件。
【教学难点】
1.牛顿第二定律的实验演示；
2.牛顿第二定律的适用条件。
四、教学目标
（一）物理观念
1.能够正确理解牛顿第二定律表达式中F、m、a的物理意义；
2.实验开始前能够认识到制定实验方案的重要性。
（二）科学思维
1.能够对研究对象进行逻辑抽象，将小车抽象为质点。
2.能够对影响物体加速度的原因进行猜想和归纳
（三）科学探究
经历对牛顿第二定律的探究过程，增强自主探究的能力。
（四）科学态度与责任
通过对实验的观察和参与，体验自然规律的探究过程，体会实验规律定性到定量的研究过程。
五、教学方法
为了实现教学目标，加强重点，突破难点，本节课主要采用的教学方法为：
（一）演示实验法：
1.课前通过学生吹网球的小实验，激发学生兴趣，引入新课；
2.通过探究加速度与力和质量的关系实验演示，归纳出加速度与力和质量的定量关系。
（二）讨论法：在教学过程中结合学生相互讨论，帮助学生更全面理解概念。
六、教学过程
模拟授课内容采用“实验激趣→定性猜想→设计方案→实验探究→讨论归纳”的教学结构。通过一个趣味实验为学生创设情境，激发学生兴趣，引入新课。基于学生的猜想，教师引导学生通过控制变量法设计实验方案，运用教具进行定量探究。通过图像法处理数据，归纳出加速度与力和质量的定量关系。
（一）实验激趣，引入新课
教师运用课前小实验激发学生兴趣，引入新课。
【小实验】教师准备一根透明的塑料管和两个网球，其中一个网球完好，另一个在球内灌满水。依次进行如下实验：
1.请一位瘦小的女生尝试吹动网球，观察到网球运动运动距离很短，说明在气体推动下产生的加速度很小；
2.请一位健壮的男生吹动网球，网球运动地更远，说明此时网球加速度更大；
3.请该男生用“吃奶的力气”吹动网球，网球被吹出管口；
4.将管内的网球换成内部装水的网球，再请该男生用最大的力气吹，网球无明显运动。
教师提问：在这个实验过程中，网球受到气体推动产生的加速度大小与哪些因素有关？
学生思考问题并展开讨论，提出自己的猜想，教师引出课题。
（二）设计方案，实验探索
1.定性猜想，设计方案
基于学生提出网球加速度的影响因素，明确实验目的是探究加速度与力和质量的关系。
教师提问：当我们研究一个量与多个量之间的关系时，通常采用什么方法？
学生行为：学生会回答控制变量法，令m不变，探究a与F的关系；令F不变，探究a与的关系。
教师行为：进一步引导学生，暂不考虑外形，用小车设计实验方案：将小车看作质点，由悬挂钩码提供拉力，令小车质量m不变，探究a与F的关系；令F不变，探究a与的关系。
2.了解仪器，进行实验
教师结合PPT图解，介绍朗威DISLab牛顿第二定律实验仪：
图1.朗威DISLab牛顿第二定律实验仪
实验前在轨道左端固定一个定滑轮（如图），在力学轨道上安装两个相隔x=0.5m的光电门L1和L2，将小车（=121g）放在轨道右端，小车上安装了一条宽度为d=0.020m的挡光片。
图2.定滑轮 图3.小车初始状态
光电门能分别测量小车运动时挡光片经过两个光电门的挡光时间、，可以算出挡光过程小车的平均速度、。由于挡光时间极短，、可以近似作为小车经过两光电门的瞬时速度。两个光电门之间的距离x=0.50m。根据即可求得小车在两个光电门之间运动的平均加速度。
实验时小车在一根细线的牵引下做匀加速直线运动，细线左端绕过定滑轮悬挂一定重力的沙袋（规格0.1N、0.2N、0.3N）提供小车的动力。通过在小车上加减钩码（50g）改变小车的质量。
小车与轨道间的摩擦力会对实验结果造成极大的不便，在悬挂沙袋前，教师指导学生适当抬高轨道一端以平衡摩擦，使小车经过两光电门的时间相等。
（1）保持F不变，探究a与m的关系
教师行为：提供重力为0.2N的沙袋，请两位同学上台，甲同学帮忙控制小车，乙同学观察教师操作。教师先测量空车时小车的加速度。再在车上加一个砝码测量加速度。示范两组实验后请乙同学参与，逐个增加砝码完成剩下的实验
学生行为：学生观察实验数据，完成下列表一。帮忙指出台上两位同学实验操作是否存在问题。
表一：加速度与物体质量的关系（F=0.2N）
砝码个数 小车质量m/kg 加速度a（m/s2）
0 0.12
1 0.17
2 0.22
3 0.27
4 0.32
教师提问:为了能直观地看出物理量之间的定量关系，我们通常采用什么方法处理数据。
学生回答：图像法
教师利用Excel绘制“a-”图，通过作图发现实验获得的数据点几乎都落在同一条倾斜的直线上，且这条直线经过原点，说明当保持F不变时，a与m成反比。
（2）保持m不变，探究a与F的关系
教师行为：保持小车的质量为0.27kg，提供重力为0.1N、0.2N、0.3N的三个沙袋。另请两位同学上台，丙同学负责改变悬挂质量，丁同学控制小车，教师记录数据。
学生行为：学生完成下列表格：
表二:加速度与物体受力的关系（m=0.27kg）
实验次数 小车受力F（N） 加速度a（m/s2）
1 0.1
2 0.2
3 0.3
4 0.4
5 0.5
教师利用Excel绘制“a-F”图，通过作图发现实验获得的数据点几乎都落在同一条倾斜的直线上，且这条直线经过原点，说明当保持m不变时，a与F成正比。
七、板书设计
八、教学流程
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