4.3 牛顿第二定律 教学设计
文档属性
| 名称 | 4.3 牛顿第二定律 教学设计 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-26 22:11:57 | ||
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文档简介
4.3 牛顿第二定律
【课标要求】
通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的现象。
【教学背景】
教材分析
地位和作用：牛顿第二定律是在实验的基础上建立起来的重要规律；是牛顿第一定律的延续；是将运动学和力学联系起来的桥梁；是整个动力学理论的核心规律、解决问题的基础。要理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的现象的重要前提就是理解并应用牛顿第二定律解决问题。
教学内容上的认识：以上节实验为基础进行归纳总结，获得牛顿第二定律内容；并理解其几个特性；突出了力的单位“1牛顿”的物理意义；通过例题分析，体会牛顿第二定律的桥梁作用。
学情分析
（1）知识基础： 由牛顿第一定律知：力是改变物体运动状态的原因，不受力运动状态不改变，学生则会疑问：受力之后运动状态具体怎么改变呢？ 此外，已经通过实验获得：“a∝F、a∝ 1/m”的结论，自然就想知道是不是对于任意物体都有这样的结论，有没有相应表达式定量描述？
（2）非智力因素：学生有较强的好奇心和求知欲，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神等。
【教学目标】
1.通过上节探究实验的结论，分析得出牛顿第二定律的内容及表达式；（科学探究）
2.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；（物理观念）
3.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。（科学思维）
4.运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的问题，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。（物理观念、科学思维）
5.体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度。（科学态度）
【教学重、难点及其突破】
重点：正确理解并运用牛顿第二定律
难点：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。
突破：通过创设演示实验情境，让学生通过观察直观现象理解其因果性、瞬时性、矢量 性。通过实际问题（例题）的解决既加深巩固对三个性质的理解，体会牛顿第二定律是确立运动与力之间关系的桥梁。
【教学方法】
1.情境教学法、阅读讨论、讲授法、多媒体、传感器辅助教学等
【课时安排】
1课时
【教学过程】
任务一：根据实验结论分析、归纳总结牛顿第二定律的内容
思考1：回顾上节实验:在探究加速度与力、质量的关系中,用了哪种科学方法进行研究 根据实验数据画出的图像是什么样的 得出什么结论
1.牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
思考2:如何将比例式写成等式
思考3:阅读教材并讨论交流：F=kma中K的数值取决于什么？1N的大小在物理学中是如何规定的？此时表达式中的K=？
2.“1牛顿”的规定：使质量为1kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1N，即1N=1kg·m/s2
牛顿第二定律的表达式：F=ma
【设计意图】：根据上节课实验结论，引导学生分析a、F、m之间的关系，归纳总结得到牛顿第二定律内容。学生经历将某个结论变成定律的过程，体会科学家们有勇气又谨慎的科学态度。以问题为导向，让学生通过阅读教材，交流讨论，相互评价和补充，最后获得共识（结论），体会单位的产生过程。培养学生的科学思维。
任务二：牛顿第二定律的理解
请思考并讨论下列问题，解决来自蚂蚁的困惑：
困惑1：
从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这和牛顿第二定律是不是矛盾？（F指合力、同一性）
困惑2：怎么利用牛顿第二定律解释质量越大，惯性越大？
根据下列实验，思考讨论：
思考1：小球与木板一起向左加速运动的过程中，两者加速度有什么关系？小球的合外力是否为0？合力方向指向哪儿？（因果性）
思考2：加速度方向与合力方向有什么关系？（矢量性）
思考3：根据传感器实验数据，观察分析一下：当物体所受合力发生改变时，其加速度是怎样变化的？（瞬时性）
总结：牛顿第二定律具有的性质：同一性，因果性、矢量性、瞬时性。
【设计意图】：
以蚂蚁为例，通过一种拟人的手法设置问题情境，激发学生的学习兴趣。
借助丢手绢的游戏方式，提升学生课堂的参与度，学生交流讨论，相互评价和补充，最后获得共识（结论：力是指合力，同一性）
创设实验情境，引导通过实验现象理解牛顿第二定律的因果性、矢量性、瞬时性，现象直观、增强学生体验感。
任务三：牛顿第二定律的应用
例一：在平直路面上，质量为1000kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到108 km/h时取消动力，经过60s停了下来（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）。
①汽车受到的阻力是多少？
②重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？
思考1：请分别找出并解释情境中体现了牛顿第二定律的矢量性、因果性、瞬时性的文字。
思考2：我们可以通过求加速度,也可用牛顿第二定律F=ma求加速度，这两个表达式有何不同？
拓展：例题1中的第②问：重新起步10s后，求汽车的速度？位移？
讨论总结：用牛顿第二定律解题的一般步骤
【设计意图】通过引导学生分析教材上的例题，一方面检测巩固学生对牛顿第二定律内容的应用和对其性质的理解，另一方面运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的问题，学生自己总结解决问题的步骤，不仅理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁、更培养了其归纳总结能力。
任务四：课堂反思与总结
通过本节课你学到了什么，请总结一下（从知识、方法、生活方面总结）。
【板书设计】
4.3 牛顿第二定律
【作业布置】
1.阅读科学漫步部分，试着设计一种在太空中测量质量的方法
2.如何测量公交车启动过程中的加速度？请给出方案
3.教材98页：练习与应用1——6
【设计意图】设置开放作业，培养学生的科学探究和科学思维，将所学知识应用于解决生活中的实际问题，培养学生的物理观念、科学态度和社会责任。设置练习作业，既促进对本节内容的理解，也培养学生规范解题的习惯。书面作业和开放性作业结合，能够较为全面促进学生的发展。
【教学反思】
【课标要求】
通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的现象。
【教学背景】
教材分析
地位和作用：牛顿第二定律是在实验的基础上建立起来的重要规律；是牛顿第一定律的延续；是将运动学和力学联系起来的桥梁；是整个动力学理论的核心规律、解决问题的基础。要理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的现象的重要前提就是理解并应用牛顿第二定律解决问题。
教学内容上的认识：以上节实验为基础进行归纳总结，获得牛顿第二定律内容；并理解其几个特性；突出了力的单位“1牛顿”的物理意义；通过例题分析，体会牛顿第二定律的桥梁作用。
学情分析
（1）知识基础： 由牛顿第一定律知：力是改变物体运动状态的原因，不受力运动状态不改变，学生则会疑问：受力之后运动状态具体怎么改变呢？ 此外，已经通过实验获得：“a∝F、a∝ 1/m”的结论，自然就想知道是不是对于任意物体都有这样的结论，有没有相应表达式定量描述？
（2）非智力因素：学生有较强的好奇心和求知欲，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神等。
【教学目标】
1.通过上节探究实验的结论，分析得出牛顿第二定律的内容及表达式；（科学探究）
2.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；（物理观念）
3.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。（科学思维）
4.运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的问题，理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁。（物理观念、科学思维）
5.体会物理的实用价值，培养学生关注生活、关注实际的态度。（科学态度）
【教学重、难点及其突破】
重点：正确理解并运用牛顿第二定律
难点：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。
突破：通过创设演示实验情境，让学生通过观察直观现象理解其因果性、瞬时性、矢量 性。通过实际问题（例题）的解决既加深巩固对三个性质的理解，体会牛顿第二定律是确立运动与力之间关系的桥梁。
【教学方法】
1.情境教学法、阅读讨论、讲授法、多媒体、传感器辅助教学等
【课时安排】
1课时
【教学过程】
任务一：根据实验结论分析、归纳总结牛顿第二定律的内容
思考1：回顾上节实验:在探究加速度与力、质量的关系中,用了哪种科学方法进行研究 根据实验数据画出的图像是什么样的 得出什么结论
1.牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
思考2:如何将比例式写成等式
思考3:阅读教材并讨论交流：F=kma中K的数值取决于什么？1N的大小在物理学中是如何规定的？此时表达式中的K=？
2.“1牛顿”的规定：使质量为1kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫做1N，即1N=1kg·m/s2
牛顿第二定律的表达式：F=ma
【设计意图】：根据上节课实验结论，引导学生分析a、F、m之间的关系，归纳总结得到牛顿第二定律内容。学生经历将某个结论变成定律的过程，体会科学家们有勇气又谨慎的科学态度。以问题为导向，让学生通过阅读教材，交流讨论，相互评价和补充，最后获得共识（结论），体会单位的产生过程。培养学生的科学思维。
任务二：牛顿第二定律的理解
请思考并讨论下列问题，解决来自蚂蚁的困惑：
困惑1：
从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁无论怎样用力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这和牛顿第二定律是不是矛盾？（F指合力、同一性）
困惑2：怎么利用牛顿第二定律解释质量越大，惯性越大？
根据下列实验，思考讨论：
思考1：小球与木板一起向左加速运动的过程中，两者加速度有什么关系？小球的合外力是否为0？合力方向指向哪儿？（因果性）
思考2：加速度方向与合力方向有什么关系？（矢量性）
思考3：根据传感器实验数据，观察分析一下：当物体所受合力发生改变时，其加速度是怎样变化的？（瞬时性）
总结：牛顿第二定律具有的性质：同一性，因果性、矢量性、瞬时性。
【设计意图】：
以蚂蚁为例，通过一种拟人的手法设置问题情境，激发学生的学习兴趣。
借助丢手绢的游戏方式，提升学生课堂的参与度，学生交流讨论，相互评价和补充，最后获得共识（结论：力是指合力，同一性）
创设实验情境，引导通过实验现象理解牛顿第二定律的因果性、矢量性、瞬时性，现象直观、增强学生体验感。
任务三：牛顿第二定律的应用
例一：在平直路面上，质量为1000kg的汽车在进行研发的测试，当速度达到108 km/h时取消动力，经过60s停了下来（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）。
①汽车受到的阻力是多少？
②重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度是多少？
思考1：请分别找出并解释情境中体现了牛顿第二定律的矢量性、因果性、瞬时性的文字。
思考2：我们可以通过求加速度,也可用牛顿第二定律F=ma求加速度，这两个表达式有何不同？
拓展：例题1中的第②问：重新起步10s后，求汽车的速度？位移？
讨论总结：用牛顿第二定律解题的一般步骤
【设计意图】通过引导学生分析教材上的例题，一方面检测巩固学生对牛顿第二定律内容的应用和对其性质的理解，另一方面运用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的问题，学生自己总结解决问题的步骤，不仅理解牛顿第二定律是连接运动与力之间关系的桥梁、更培养了其归纳总结能力。
任务四：课堂反思与总结
通过本节课你学到了什么，请总结一下（从知识、方法、生活方面总结）。
【板书设计】
4.3 牛顿第二定律
【作业布置】
1.阅读科学漫步部分，试着设计一种在太空中测量质量的方法
2.如何测量公交车启动过程中的加速度？请给出方案
3.教材98页：练习与应用1——6
【设计意图】设置开放作业，培养学生的科学探究和科学思维，将所学知识应用于解决生活中的实际问题，培养学生的物理观念、科学态度和社会责任。设置练习作业，既促进对本节内容的理解，也培养学生规范解题的习惯。书面作业和开放性作业结合，能够较为全面促进学生的发展。
【教学反思】