资源简介

第3课时教学设计
课题 牛顿第二定律
课型 新授课
教学内容分析 本节学的桥梁和纽带,是我们解决很多力学乃至整个物理问题的一个重要武器，而动力学又是经典力学的基础,也是进一步学习热学,电学等其它部分知识所必须掌握的内容。教材通过控制变量法，来研究物理规律这是一种非常重要的研究方法，在电容、电阻等内容都会用到。所以,本节内容是本章的重点内容，也是整个力学部分的核心内容，乃至整个高中物理的重点。牛顿第二定律的内容以两节的形式呈现，其目的是要强调实验探究的重要性和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位。本节开始以问题的形式引人，强调可以从上一节的探究实验数据来寻找加速度与力、质量的关系，然后引导学生通过分析基于数据的图线来获取规律，进一步提出牛顿第二定律。在“力的单位”中，通过力的单位的定义分析了牛顿第二定律的数学表达式是如何从F=kma变成F=ma的。通过这样的安排，学生不仅能体会到单位的产生过程，更能体会到科学的严谨性和准确性。本节用了两道联系生活实际的例题来引导学生学会利用牛顿第二定律分析和解决问题，以此让学生体会物理的实用性。
学习者分析 牛顿第二定律具体地、定量地回答了物体的加速度与它所受的力、加速度与物体自身的惯性—质量的关系，因而成为牛顿物理学的核心。
科学教育应该尊重科学发展的历程。但科学教育不可能也不必要重现科学的全部发展过程，中学物理课程的内容体系也不一定（有时甚至不应该）与物理学的学科体系相同。本章牛顿第二定律得出的线索是：学生通过实验探究了加速度与力、质量的关系，取得数据，画出图像，在寻我出规律性的认识之后，总结出牛顿第二定律。这样做虽然与历史过程不符，但会使学生感到具体而亲切，获得一种研究问题的体验，进而收获一种习惯，成为一种意识，培养一种能力。
学习目标确定 物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习而内化的带有物理学科特性的品质，是学生在学习物理过程中逐步形成的知识积淀、思维品质、能力表现、科学思想以及科学的情感、态度和价值观的综合体现。这里学习目标确定将从高中物理学科核心素养包括以下几个方面进行学习。 (1）通过分析探究实验的数据，能够得出牛顿第二定律的数学表达式F=kma,并准确表述牛顿第定律的内容，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，理解牛顿第定律是连接运动与力之间关系的桥梁。
(4)会运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。
学习重点难点 本节教学重点是正确理解并运用牛顿第二定律。本节教学难点是体会牛顿第二定律是确立运动与力之间关系的桥梁，体会定律中的因果性、瞬时性等特征。由于牛顿第二定律在力学中的基础地位，以及后续学习中会经常用到牛顿第二定律解决问题，因此对该定律的理解和运用就显得至关重要，而对定律的理解需要教师不断引导，才能引发学生的思考。 教学重点：理解并使用牛顿第二定律 教学难点：掌握牛顿第二定律的矢量性、同体性、瞬时性、独立性。
5.学习评价设计 (多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是(　　　) A.牛顿第二定律的表达式F＝ma是矢量式，a与F方向始终相同 B.某一瞬间的加速度，只能由这一瞬间的外力决定，而与这一瞬间之前或之后的外力无关 C.在公式F＝ma中，若F为合力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和 D.物体的运动方向一定与物体所受合力的方向相同 例： 高铁已成为中国的名片，某人为了测量高铁启动过程的加速度，将一支笔(可视为质点)用细线系于高铁车厢内的顶壁上，高铁启动过程中，发现系笔的细线偏离竖直线的夹角为θ＝37°，此时笔和车厢相对静止，如图所示，设笔的质量为0.1 kg(取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)。求： (1)车厢运动的加速度大小； (2)细线对笔的拉力大小。
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：问题引人教师活动1 通过联系实际生活中赛车的特点，定性描述出赛车的牵引力、加速性能与质量的关系，提示学生从上一节的探究实验中寻找加速度与力、质量之间的定量关系，起到了过渡及引发思考、引导学习的作用，由于本节与上一节的紧密联系，在实际教学中，也可以直接进人数据分析、图像分析的环节，引导学生进入寻找牛顿第二定律表达式的过程。
(2)牛顿第二定律的表达式
教师可以通过组织学生展示其上一节探究实验的结果，即依据数据画出的a-F图像和a-1/m图像，并进行相应的讨论，提出牛顿第二定律的文字表述。学生活动1 在此过程中教师应该提醒学生
注意以下几点:①通过共享实验数据，可以更容易找到规律，但是一般性规律的得出是需要以更多的实验数据和事实为基础的。②实际科研中，误差是要进行较为严格的定量分析的。而在学生的实验数据中，必然会存在多种误差，比如所画直线不过原点、直线末端数据点明显偏离等，教师需要引导学生讨论并有所交代。③实验中的力F是用槽码的重力近似替代细线的拉力，但当物体受力不止一个时，牛顿第二定律的表达式中F指的是物体所受的合力活动意图说明： 经过上面的讨论和分析，学生在已有数学知识的基础上，比较容易写出a∞F并用比例系数k得出F=kma的表达式。通过分享、讨论、分析与点拨，学生能从实验现象和结果总结出一般性的规律，并依据数学知识得出定律的一般表达式，这有助于让学生体会到科学规律的准确性与严谨性。环节二：教师活动2 环节二：新课讲授 (一)牛顿第二定律 教师向学生讲述：大量的实验和观察到的事实得到同样的结论,由此总结出一般性的规律也就是牛顿第二定律：物体的加速度大小跟质量成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 组织学生合作探究牛顶第二定律的表达式，学生可以写出：或教师给出，k为比例系数 教师向学生提问，为什么加速度的方向和作用力的方向相同 进一步提问用速度定义加速度时的方向 向学生提问，为什么做自由落体的物体的加速度和质量无关 (二)力的单位。 给学生讲述牛顿第二定律出现的时间以及当时的基本物理量，向学生提问，k可以取什么数 当k取1，讲述:1Kg的物体在受到力的作用下产生1m/s2的加速度，此时的力，叫做“一个单位的力”。向学生提问力的单位？ 【思考】 如图所示，某人在客厅内用力推沙发，但是沙发没有动。 (1)根据牛顿第二定律，有力就能产生加速度，人给沙发施加力后，沙发为什么没动？ (2)如果地板光滑，当人给沙发施加力的瞬间，沙发会有加速度吗？是否立刻获得速度？学生活动2 学生合作探究牛顶第二定律的表达式，学生可以写出：或教师给出，k为比例系数。 学生回答根据定义和矢量关系。 学生得到，加速度与速度变化方向相同。 学生得出重力加速度。 学生得到k可以取任意值。 学生得出：kg.m/s2。顺势给出单位“N” 　(1)牛顿第二定律F＝ma中的力F指的是物体受的合力，尽管对沙发有一个推力作用，但沙发受的合力为零，所以不能产生加速度。 (2)加速度与力之间是瞬时对应关系，有力就立刻获得加速度，但速度的获得需要一段时间，故不能立刻获得速度。活动意图说明 “学生自主学习教学”和“灌输式教学”截然不同，它要求充分发挥学生学习的自主性，引导学生利用多媒体课件、实验等主动发现问题，主动搜集、分析相关信息和资料，主动建构良好的理解结构。 使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察水平和实验水平，学会自主学习，具有创新意识。采用不同的教学方法和手段突破重点和难点，实现了本节课的教学目标。环节三：教的活动3 给出例题，一个物体，质量2Kg,受到互成120°角的两个力F1和F2的作用，此外没有其他力。这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度 向学生提问此时对力怎么处理 1.牛顿第二定律的五个性质 (1)因果性：力是使物体产生加速度的原因。 （2）矢量性：F＝ma是一个矢量式，应用时应先规定正方向。 （3）瞬时性：合力与加速度具有瞬时对应关系。 (4)同一性：合力与加速度对应同一研究对象。 (5)独立性：作用于物体上的每一个力各自产生加速度，F1＝ma1，F2＝ma2，而物体的实际加速度则是每个加速度的矢量和，合力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，如Fx＝max，Fy＝may。 总结做题思路 学的活动3 学生讨论后得出，此时作用力为合力，可以根据力的合成和分解，进行计算。活动意图说明在本节课的设计过程中，尝试建立新的课堂教学模式，打破以教师、课堂、书本为中心，以讲授灌输为主线的教学套路，构建以学生主动参与，探究创新为主线的教学模式—“自主学习课堂教学模式”。就是在课堂教学中，以教师为指导，以学生为主体，改变教师在台上讲、学生在台下听的“灌输式教学”，灌输式教学往往是教师提出问题，教师给出结果，是教师在代替学生建立知识体系，而不是学生自己建立知识体系。这样培养的学生欠缺发现新问题、使用新方法，提出新见解的水平，更缺乏创造力和创新精神。
7.板书设计
8.作业与拓展学习设计 小结作业：教师讲解的知识点进行总结。 作业：对科学漫步进行探讨。
特色学习资源分析、技术手段应用说明 本节课的内容很抽象，教学中利用多媒体设备给学生展示图片、视屏片段等相结合的多媒体课件，协助学生理解。
10.教学反思与改进

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