牛顿第二定律 第1课时
文骅
一、教材分析
新、旧教材对本课题的处理的差异是显而易见的:旧人教是教师在课堂上主导的两组定性的演示实验,学生通过教师的演示,定性的得出结论;而新人教单独把《探究加速度与力、质量的关系》作为独立的一节来讲授,把教师的演示实验转变为学生的动手操作,不光在实验处理上由“定性”转为“定量”,更重要的是从根本上改变了旧人教那种只强调知识传授、只重视知识再现的倾向,忽视动手实践能力、团队协作能力、探究精神、创新精神等综合素质培养的过程,新人教在此问题上的处理充分展示了素质教育的核心内容。
学情分析
本次上课的两个班均为高一重点班,但即使冠以“重点”两字,其学习能力也是非常薄弱的,从数据上看,三类以上学生仅18人,绝大部分为四类、五类学生(示范中学一般为一类生,普通中学正常录取一般为五类生)。从前一阶段的教学反馈来看,相当部分的学生数学能力欠缺,甚至连都无法正确计算出加速度,至于动手实践能力、独立思考与探究能力则是全面落后,普遍缺乏独立探究的精神与能力。
教学设计
综合以上两点,本课教学上采用“充分引导学生探究,教师组织学生共同完成演示实验”,同时在数据的处理上强化图象法的教学设计,比旧人教要“新”,比新人教要“旧”,在计算加速度的问题上,采用的计算公式(若利用光电门,是可以精确测出t,但我校没有一套可用的光电门,而且学生没见过光电门、不理解测量原理,若要在课上引入,过多的信息会干扰学生的正常思维),虽然用手按秒表其误差较偏大,但操作简单,过程迅速,这样的处理既充分考虑到学生的学习实际情况,保证了学习的实际效果,同时又能尽可能在课堂的40分钟内多角度促进学生综合素质的发展,避免因刻意要提升到新教材的水平和要求而导致学生在实际动手实践过程中的乱象。
教案设计
(1)三维目标
知识与技能
1.理解物体运动状态的变化快慢,即加速度大小与力有关,也与质量有关
2.通过实验演示,探究加速度与力和质量的定量关系
3.培养学生综合分析能力
过程与方法
1.引导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系,知道用控制变量法进行实验
2.引导学生自己设计实验,根据自己的实验设计进行实验演示
情感态度与价值观
1.通过探究实验,培养实事求是、尊重客观规律的科学态度
2.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神
(2)教学重点的难点
1.控制变量法的使用
2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行
3.实验数据的分析与处理
(3)教具准备
多媒体课件,小车×2,一端带滑轮长木板×2、带小钩细线×2、钩码(规格:10 g、50 g,用作牵引小车的力)、砝码(规格:50 g,用来改变小车的质量)、刻度尺、打点计时器×2、学生电源×2、纸带×2、天平
(4)教学过程
1、引入
多媒体:神8、天宫一号的发射与姿态调整
师:发射加速、姿态调整都是运动状态发生变化的过程,我们前面已经学过物体运动状态发生变化需要力、运动状态发生变化产生了加速度、质量的大小对物体运动状态的改变有很大的影响,那么,力、质量、加速度之间到底存在什么定量的关系,是我们牛顿第二定律可以彻底解决的问题。
2、新课
师:要研究一个量与多个量之间的关系,我们有什么好的办法?以前遇到过这种情况吗?
生:控制变量法。电流与电压、电阻的关系
师:在这个问题中,我们希望了解加速度与力和质量的关系,我们控制什么?研究什么?
生:先控制质量不变,研究加速度与力的关系
【模块1】质量一定时,加速度与力的关系
师:我在上面罗列了以下器材,我们的研究对象是小车,请大家认真思考,你如何利用以下器材,研究质量一定时,加速度与力的关系?
生:生1~生4
(降阶)师:如何测量(或比较)小车a的大小?
生1:(课本版)两辆质量相同小车,不同F,运动时间t相同,由,在时间t相同的情况下,位移s和加速度a成正比,所以s大的a大();
生2:两辆质量相同的小车,不同F,运动位移s相同,由,t短的a就大;
生3:测出s和t,由,可直接算出a的大小;
生4:让小车拉着纸带通过打点计时器,由,可以直接算出a的大小
师:点评以上方法的优缺点,并指出本课选择测s和t,算出a的方法(简便易行)
师:如何提供和测量小车所受的外力?
生:如课本P47图,用砝码即可
实验演示,数据记录和处理
质量m一定,s = 0.7m(小车加载6个砝码,增大小车质量,减少系统误差)
次数
F(N)
t(s)
1
0.1
2
0.2
3
0.3
4
0.4
5
0.5
师:观察以上数据,我们可以看出什么?
生:力大,加速度也大(加速度与力成正比)
师:两种描述一样吗?如何证明是否成正比?
生:作图
师:请大家做a-F图,从数学上来讲,如果所连图线过原点,我们说两者成正比例关系
讲解描点作图的要求(PPT,舍、穿、对称),学生版演
因为没有平衡摩擦力,理论上应该做出下图
师:这是正比例图象吗?(不是)从图上可以看出,怎么小车已经受到了力时,却没有加速度?
生:……
师:由于存在阻力的影响。
需要指出的是,小车所受的拉力并非小车所受的合外力,我们需要适当的将板的一端垫高,让小车(小车拉着纸带)正好能在斜面上匀速下滑,让重力的分力与阻力平衡(平衡摩擦力)。(至于加速过程中拉力小于砝码重力,以后再做解释)
平衡摩擦力,重做实验,得到过原点的a-F图,证明质量一定时,加速度和力成正比
版书:m一定时,aF
【模块2】力一定时,加速度与质量的关系
放手由学生上台实验演示,记录数据,得出图象
实验演示,数据记录和处理
力F = 0.2N一定,s = 0.7m,小车初始质量约200克,50g一跳
次数
m(kg)
t(s)
(kg-1)
1
0.20
5.0
2
0.25
4.0
3
0.30
3.3
4
0.35
2.9
5
0.4
2.5
6
0.45
2.2
7
0.50
2.0
版书:F一定时,a
【模块2简版】力一定时,加速度与质量的关系
采用课本P48的对比实验,小车所受F一样,但小车质量不一样,重复实验,在相同的时间里,质量小的那辆小车位移大,加速度大,定性说明加速度与质量成反比
3、小结与课堂巩固练习
略
版书设计
牛顿第二定律 第1课时
m一定时,aF
F一定时,a
课件8张PPT。牛顿第二定律 第1课时 文骅长征2F运载火箭
火箭全长: 58.343m
起飞质量: 479.8t
第一级推力: 604.387t (6043870N)
起飞加速度: 不超过4G (约30m/s2)神舟八号载人飞船
飞船全长: 9m
质量: 8082kg
主发动机推力: 490N推力F质量m运动状态改变的快慢
(加速度a)实验1:质量一定时,加速度与力的关系实验1............描点法作图的基本要求刚才实验所得图象中,为什么存在小车受到了力,却没有加速度的情况?FfaF.有什么办法能消除阻力的负面影响?Ff有什么办法能消除阻力的负面影响?平衡摩擦力实验2:力一定时,加速度与质量的关系实验2练习1某同学利用小盘和砝码牵引小车的方法,验证质量一定时加速度a和合外力F的关系,根据实验数据作出了如图甲、乙所示的a-F图象,产生甲图象不过原点的原因是________;产生乙图象不过原点的原因是______________。木板垫得过高没有平衡摩擦力