“牛顿第二定律”教学设计与反思

                             荷山中学物理组：周平全  2005.1

在教学中，运用合适的教学方法和教学手段是课堂设计时首先要考虑的。进行规律教学时，如何做好实验，并使学生从这个实验中得到一个客观感性的认识对于加深他们的理解和提高学生的学习积极性是很有帮助的。高一物理课本第三章“牛顿第二定律”，设计的实验是间接地通过比较位移得出加速度和作用力以及质量的关系。本人以为，用一个大夹子控制两辆小车的运动时间，从而比较它们在相同时间里的位移达到比较加速度的方法学生不是很能接受，容易模糊本次实验的目的。不妨可以通过学生活动，直接得出加速度和作用力以及质量的关系。教学设计与反思如下：

Ⅰ 教学设计

1．1以本为本，制订教学方针

现行大纲对“牛顿第二定律”的要求是B级，本人制定了如下目标：

一．知识目标：

1．  理解加速度与力和质量的关系；

2．  理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义。

3．  知道得到牛顿第二定律的实验过程。

二能力目标

培养学生的实验能力，分析问题，解决问题的能力。

三、德育目标

使学生知道物理由一种研究问题的方法——控制变量法

教学重点：

1．  牛顿第二定律的实验过程；

2．  牛顿第二定律。

3．  教学难点：

4．  牛顿第二定律的理解。

教学用具：

小车，导轨（一端带有定滑轮），打点记时器，学生电源，砝码（一盒），细绳，导线，纸带。

1．2 复习引入，明确探究方法

幻灯片：A．什么是物体运动状态的改变？

B．物体运动状态发生改变的原因是什么？

C．物体运动状态改变是产生加速度，那么产生的加速度跟那些因素有关？我们如何来确定它们之间的关系？

  前面两个问题学生不难回答，第三个问题的第一个学生经过独立思考也能得出正确的答案，而第二个学生一开始没有得出答案，我提示：在学速度的时候，我们是如何比较甲乙两位同学运动的快慢的？学生齐声回答——控制变量法。接着我要求他们根据实验器材，设计一套确定加速度和作用力以及质量的关系的步骤。

1．3 学生活动，得出实验结论

幻灯片：                                            （物体质量相同）

（物体受力相同）

结论：学生通过自己动手动脑，总结规律，得出结论，老师加以总结。

巩固练习：

1．  竞赛用的小汽车，要求启动后几秒内速度由零到60m/s以上，他们为什么要装备功率很大的发动机？

2．  同样的力拉质量不同的物体，为什么轻是物体先达到某一速度？

1．4

用课件模拟整个过程，有效减少了学生的遗忘量。通过形象生动的计算机模拟实验，既加深了对知识的理解，又在一种融洽的气氛中牢固了所学的新知识，新规律。

1．5理论知识的学习，形成知识体系

  综合上述实验中得到的两个关系，得到下述结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。

公式表示：F=kma

A：如果每个物理量都采用国际单位，k=1；

B：力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s²的加速度的力叫做1牛顿。

推广：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况，当物体受到几个力作用时，上述关系可推广为：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。即F_合=ma。

对牛顿第二定律的理解：

A．同一性：a，F，m是对同一个物体而言

B． 瞬时性：有力就有加速度，力恒定不变，加速度也恒定不变。力随着时间改变，加速度也随时间改变。力停止作用，加速度也随着消失。

C． 矢量性：加速度的方向和合外力的方向一致

D．相对性：a是对地面而言的

1．6课堂练习，掌握解题步骤

例题，质量是5kg的物体，以2m·s²的加速度匀加速上升，求绳子了拉力。

Ⅱ。效果检测

课后，本人以作业的形成对学生所掌握的知识进行了检测。

目标：检测学生对牛顿第二定律的理解以及运用能力

检测题：高一物理课课练·课时三 牛顿第二定律（一）

检测结果：

分析：学生对于用牛顿第二定律求加速度已经能基本掌握其解题步骤，对定律的理解也能达到大纲的要求，有些同学对受力分析还是不熟悉，有时会多力或者漏力，可以多加强这方面的训练。

Ⅲ  教学反思

在教学过程中，我一再强调牛顿运动定律在高一力学所处的地位。关于其新课教学，重在了解和简单运用，而不需要太难，太深，只要学生对牛顿第二定律有了正确的理解，打好基础，为进一步学习牛顿第二定律的应用作好铺垫。

   在教学中用学生活动，计算机模拟等手段，充分调动了学生的积极性主动性，使学生对学习产生一定的兴趣，成为课堂的主体。

    通过课后作业的反馈，使我及时掌握学生的薄弱环节，为了下一节课的巩固和深入积累了材料。不足之处是由于时间的关系，对计算机的格式没有进行规范，使学生的解题步骤有些凌乱。以上是本人对牛顿第二定律的课堂设计与反思，希望能和大家一起探讨。

 

第二篇：《牛顿第二定律的应用》教学设计

江苏省高邮中学 黄干双

《牛顿第二定律的应用》教学设计

江苏省高邮中学 黄干双

【教材分析】

《牛顿运动定律》在高考《考试大纲》的“知识内容表”中，共有6个条目，其中包括“牛顿定律的应用”，为II等级要求。牛顿第二定律的应用，是本章的核心内容。由于整合了物体的受力分析和运动状态分析，使得本节成为高考的热点和必考内容。受力分析和运动状态分析，是解决物理问题的两种基本方法。并且，本单元的学习既是后继“动能”和“动量”等复杂物理过程分析的基础，也是解决“带电粒子在电场、磁场中运动”等问题的基本方法，因而显得十分重要。

【学情分析】

由于本单元对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高，不少同学在此感到困惑，疑难较多，主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上，对一些典型的应用题型，如连接体问题、超重失重问题、皮带传动问题、斜面上的物体运动问题等，学生缺乏针对性训练，更缺少理性的思考和总结。

【教学目标】

一、知识与技能

1、掌握牛顿第二定律的基本特征；

2、理解超重现象和失重现象。

二、过程与方法

1、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题；

2、学会连接体问题的一般解题方法；

3、掌握超重、失重在解题中的具体应用。

三、情感态度与价值观

1、通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；

2、通过“嫦娥一号”的成功发射和变轨的过程，激发学生的爱国热情。

【教学重点和难点】

教学重点：牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。

教学难点：物体受力情况和运动状态的分析；处理实际问题时“物理模型”和“物理情景”的建立。

【教学方法和手段】

教学方法：分析法、讨论法、图示法

教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件

【教学过程】

一、提出问题，导入课题

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江苏省高邮中学 黄干双 提问、讨论、评价

（一）高三物理（复习）前三章的内容及其逻辑关系是怎样的？

（二）牛顿运动定律的核心内容是什么？

（三）如何理解力和运动的关系？

PPT展示：力和运动的关系

力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。

二、知识构建，方法梳理

（一）动力学的两类基本问题

1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况

处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，在利用物体初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度。也就是确定了物体的运动情况。

2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况

处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。

（二）动力学问题的求解

1．基本思路

牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，是解决动力学问题的关键。 求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：

可见，加速度是连接“力”和“运动”的桥梁。

2．一般步骤：

⑴确定研究对象；

⑵进行受力情况及运动状态分析；

⑶选取正方向；

⑷统一单位，代入求解；

⑸检验结果。

3．注意事项

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江苏省高邮中学 黄干双

（1）同体；

（2）同向；

（3）同时；

（4）同单位制（SI制）。

倡导对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景、

找到正确解题的关键，以养成良好的思维品质和解题习惯。

（三）超重和失重

1．描述：弹簧秤称量物体的重量。原理：二力平衡。

2．演示：物体的平衡、超重、失重。

3．归纳：超重、失重的起因和表现

三、典题分析，引深拓展

【例1】如图1所示为竖直平面内的半径为R的圆环，AB是它的竖直直径，AC是光滑的斜面轨道。一个小球从A点由静止开始沿AC斜面滑下，求下滑的时间。

【解析】设斜面的长度为L，夹角为α，则有：L=2R/cosα （1）

a=gcosα （2）

L=at/2 （3）

联立解得：t=2（R/g）1/2

可见，小球沿光滑弦轨道下滑的时间，只与圆环的半径有关，且等于沿直径AB的自由落体时间。

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江苏省高邮中学 黄干双

拓展：在图3中，AB是圆的竖直直径，小球沿不同的光滑斜面轨道由静止下滑，所需的时间相等。

【例2】如图4所示，光滑曲面轨道与水平传送带平滑相连，但不接触，小滑块从曲面上A点由静止开始滑下，在静止的传送带上做匀减速运动，离开传送带后做平抛运动，最后落在水平地面上的P点，若传送带是运动的，小滑块的落地点还在P点，那么传送带的运动方式为：

A．一定顺时针传动 B．一定逆时针传动 C．可能顺时针传动D．可能逆时针传动

【解析】小滑块的落地点还在P点，说明小滑块做平抛运动的初速度不变；也就是在传送带上做匀减速运动的加速度不变。因而，所受到向“左”的滑动摩擦力不变，所以，传送带沿逆时针方向传动，或者传送带沿顺时针方向传动，但传动速度小于滑块的速度。 答案：CD

【例3】在光滑水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图5所示，求两物体间的相互作用为多大？

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江苏省高邮中学 黄干双

【解析】由于两物体是相互接触的，在水平推力F的作用下做加速度相同的匀加速直线运动，是“连接体”。如果把两个物体作为一个整体，用牛顿第二定律去求加速度a是很简便的。题目中要求A、B间的相互作用，因此必须采用隔离法，对A或B进行分析，再用牛顿第二就可以求出两物体间的作用力。

设A、B之间的相互作用力为N，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F=(m1+m2)a；所以，a=F/(m1+m2)

再以B为研究对象，由牛顿第二定律可得：N=Fm2/(m1+m2)

点评：连接体的一般解题方法是，整体法求加速度，隔离法求力。

拓展：

（1）其它情况不变，若将F作用于B物体，则A、B间的相互作用多大？

（2）其它情况不变，若物体与地面间的动摩擦因数为?，则A、B间的相互作用多大？

【例4】如果某个物理过程中涉及3个物体，那么，研究对象的选择最多有几种可能？

【解析】令三个物体分别为A、B、C，则研究对象的选择方式为：

一个物体：A、B、C

两个物体：AB、AC、BC

三个物体：ABC

答案：7种

【例5】质量为M的三角劈静止在粗糙的水平地面上，质量为m的滑块在倾角为θ的斜面上以加速度a匀加速下滑。求三角劈对地面的压力N和所受地面的摩擦力f。

【解析】如图7所示，把滑块的加速度进行正交分解。

Ax=acosθ；ay=asinθ

由于滑块具有向下的加速度，所以处于失重状态。整体对地面的压力（也就是三角劈对地面的压力）为N=（M+m）g-masinθ。

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江苏省高邮中学 黄干双 由于滑块具有水平向左的加速度，用“整体法”的观点，应该由地面的摩擦力产生。即：f=max=macosθ

【例6】质量为M的框架静止于水平地面上，通过轻弹簧吊着质量为m的物块，如图8所示。在物块上下振动的某一瞬间，框架对地面的压力为0，求此时物块的加速度。

【解析】用“整体法”的观点，当框架对地面的压力为0时，处于“完全失重”状态，由于框架静止，系统的重力全部使物块产生加速度。即：（M+m）g=ma，a=（M+m）g/m。

四、课堂小结

1．牛顿第二定律的一般解题方法和注意事项；

2．连接体问题的求解方法；

3．超重和失重及其在解题中的应用．

五、课后作业：（略）

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