牛顿第二定律教学设计(市级一等奖)演示教学

牛顿第二定律

教学设计

教材分析

牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的．本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题．

学情分析

学生学习了第二节实验课：探究加速度与力/质量的关系，对a m F三者关系都有了初步了解，并且总结出了相关规律，所以对本节理论课内容做好了铺垫，对掌握本节内容具有重要作用，

教学目标：

知识与技能

1、能准确表述牛顿第二定律

2、理解数学表达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、能运用牛顿第二定律分析和处理简单的问题

过程与方法

通过对上节课实验结论的归纳，培养学生概括和分析推理能力

情感与态度

1、渗透物理学研究方法的教育——由实验归纳总结物理规律

2、让学生感受到物理学在认识自然上的本质性、深刻性、有效性

教学重点：

牛顿第二定律

教学难点：

1、牛顿第二定律公式的理解

2、理解k=1时，F=ma

教学方法和程序：探讨、归纳、数字化实验、讯飞多媒体辅助互动等。具体步骤是：创设物理情景→回顾与思考→数字化演示实验→总结规律→讯飞多媒体辅助互动。

教学过程：

教学事件顺序教学任务

及实现途

径

教师活动预测学生活动

事件1 复习上节

内容的基

础上，建立

本节内容

相关的知

识结构体

创设情景、引入新课

向学生提问：回忆上节实验探究

课内容，我们研究了哪几个物理

量？

它们之间有什么关系？

能用公式反应他们之间的关系

回忆、同学间展

开讨论、最后举

手踊跃回答老

师提出的问题

板书设计：

牛顿第二定律

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．表达式：a ＝F 合m 或F 合＝ma

说明：①a ＝F m 是加速度的决定式②力是产生加速度的原因③m ＝F a 中m 与F 、a 无关

1. 3．对牛顿第二定律的理解：①矢量性 ②因果性 ③瞬时性 ④同体性 ⑤独立性 ⑥局限性

4．应用牛顿第二定律解题的一般步骤

备用习题：

1．如图所示，一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动，滑到顶点后又返回斜面底端．试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况．

解析：在物体向上滑动的过程中，物体运动受到重力和斜面的摩

擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面向下，所以物体运动的加速

度方向是平行斜面向下的，与物体运动的速度方向相反，物体做减速运动，直至速度减为零．在物体向下滑动的过程中，物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑时小，所以物体将平行斜面向下做加速运动，加速度的大小要比上滑时小．由此可以看出，物体运动的加速度是由物体受到的外力决定的，而物体的运动速度不仅与受到的外力有关，而且还与物体开始运动时所处的状态有关．

2．一辆小车在水平地面上沿直线行驶，在车厢上悬挂的摆球相对小

车静止，其悬线与竖直方向成θ角，如图所示．问小车的加速度多大，

方向怎样？

解析：解法一：小球的受力情况如左下图所示．

由图可知，F 合＝mg tan θ.

所以加速度a ＝F 合

m ＝g tan θ，水平向左．

解法二：小球的受力情况如右上图所示，

由牛顿第二定律得：F sin θ＝ma ①

F c os θ－mg ＝0②

由①②得a ＝g tan θ方向水平向左．

答案：g tan θ 方向水平向左

备课资料

一、物理公式与数学公式的区别

学好物理离不开数学，但不能把物理公式当作数学公式来理解，这是因为物理公式与数学公式之间有许多本质上的区别．

1．数学公式只表示数量大小间的关系，很少涉及各量间单位；物理量不但有大小，还有单位，因而物理公式不仅表示各量的数量关系，而且还包含单位关系．例如由牛顿第二定律F ＝ma 就可知，1 N ＝1 kg·m/s 2.

2．许多物理公式，不仅表示各量间的大小关系，而且表示它们间的方向关系，例如根据F ＝ma 可知，物体加速度的方向与其所受合外力的方向相同，忽视这一点，就会犯错误．

3．数学中的函数关系是从具体的客观事物中抽象概括出的，像y ＝f （x ），它不与某个具体

的物理过程相联系，所以在y与x之间没有确定的因果关系，写作y＝f（x）时，x是原因，y是结果，通过公式变形，可以找出上式的反函数x＝φ（y），在反函数中y是原因，x是结果．可见，由于公式形式的变化，因果关系也随之改变；物理公式是与某个物理过程相联系的，它反映了该过程中的物理量之间的必然的因果关系．例如牛顿第二定律的数学表达式F ＝ma中的F、m、a三个量之间的因果关系是由物理运动状态变化过程本身决定的，牛顿第

二定律的数学表达式，无论以哪种形式出现（a＝F

m，F＝ma，m＝F

a），F、m都是原因，a 是结果，由此可见，物理公式中，各量之间的因果关系是不能随意颠倒的．

在学习物理时，要注意搞清物理公式中各量之间的因果关系，而不能把物理公式单纯当成数学公式去理解．

二、谈谈定律与定理、定则

物理学中的重要规律，如牛顿第三定律、以后要学习的机械能守恒定律、动量守恒定律等等，都是通过实验得出或在实验的基础上通过科学推理得出的；而像力的平行四边形定则，及以后要学习的动能定理、动量定理，则是由理论推导得出的．

知道了为什么有些规律叫某某定律，而另一些叫某某定理，对我们学习物理有很强的指导作用．因为物理定律都有实验事实背景，因此我们在掌握物理定律时，要特别注重定律得来的实验过程，注重过程，不但使我们掌握了物理知识，而且也感悟了探求知识的方法；而在学习物理定理时，则要注意该定理是在什么条件下由什么规律推出的，从而使所学知识融会贯通．希望同学们在以后的学习中，注重物理知识的特点，你的学习定会事半功倍！

三、牛顿

牛顿（1642—1727年），英国物理学家和数学家．

在伽利略被隔离软禁死去那年的圣诞节——1642年12月25日，牛顿出生于英国离伦敦不远的林肯郡沃斯索普村一农户家中．他的父亲在他出生前就去世了，他是一个多病而又腼腆的孩子.1661年入剑桥三一学院学数学，当时并未显示出有过人之处．

1665年疫病流行使剑桥大学关闭，牛顿回乡间住了18个月，直到开学．这18个月是牛顿一生最有收获的时期．在这段时间内孕育了他一生学术成就的基础思想．

牛顿一生中对科学事业作出的贡献，遍及物理学、数学、天文学等领域．他在伽利略等人工作的基础上进一步深入研究，先后建立了成为经典力学基础的牛顿运动定律；发展了开普勒等人的研究成果，建立了万有引力定律；初步考察了行星运动规律，解释了潮汐现象，预言了地球不是正球体；建立了经典力学的基本体系.1666年用三棱镜分析日光，发现日光是由不同颜色的光组成的，从而确定了光谱分析的基础.1675年，他观察到了著名的牛顿环现象，为光的干涉提供了实验事实.1704年，在《光学》一书中阐述了光现象和光的本性，提出了光的微粒说．牛顿因发明望远镜而被选为英国皇家学会会员．

1687年牛顿出版了巨著《自然哲学的数学原理》，独立建立了微积分学的基础和牛顿二项式定理，开创了数学史上的新纪元．

动力学的研究开始于伽利略，牛顿继承了伽利略的工作，使经典力学发展到一个成熟阶段，后来总结出了运动定律．

1696年牛顿被任命为伦敦造纸厂监督，1705年被授予爵士称号．在最后25年里，一直未作出任何重要发现．

1727年3月20日深夜，牛顿在伦敦逝世．

后人为了表示对牛顿卓越功绩的尊敬，把经典力学叫做牛顿力学．