1、第三章 B 牛顿第二定律执教：上海市崇明中学 吴炳德一、教学目标1知识与技能(1) 知道物体的加速度与受到的外力 F 及与物体的质量间的关系，理解力是产生加速度的原因。(2) 理解加速度方向与合外力方向间的关系，理解加速度大小、质量大小和外力大小间的关系。知道牛顿第二定律的内容。(3) 知道在国际单位制中力的单位“牛顿“是如何定义的。2过程与方法(1) 通过 DIS 实验对 F、m、a 三个物理量关系的定量研究，感受实验探究物理规律的基本过程，体会控制变量的研究方法。(2) 在对实验数据处理过程中，感受用图像研究物理问题的科学方法，认识到通过实验归纳并总结物理规律是研究物理学的基本方法。3情感
2、、态度与价值观(1) 在探究力、质量、加速度三者关系的过程中，树立认真的科学态度，实事求是的道德品质，严谨、有序的思维习惯。二、教学重点与难点重点：探究并理解牛顿第二定律。难点：如何应用 DIS 进行实验设计。三、教学资源1、物理实验：(1) 演示实验：定性研究加速度与力、质量间关系：滑板车（两只） 、DIS 实验器材（包括：力传感器、电脑、数据采集器等） 。四、教学设计思路本设计包括加速度与力的关系、加速度与质量的关系、力的单位“牛顿”的定义三部分内容。本设计的基本思路是：从滑板车实验入手，在引导学生定性归纳出加速度与作用力、质量有关的基础上，以“小车”为研究对象，通过 DIS 实验探究三者
3、间定量关系，在规定了力的单位后，引导学生总结出牛顿第二定律的一般表达式，在此基础上了解牛顿第二定律的内函。本设计要突破的重点是：加速度与作用力、质量三者间定量关系。方法是：通过 DIS实验，采用“控制变量”法，分别研究加速度与作用力、加速度与质量间关系，应用物理图像对实验数据进行分析讨论。本设计要突破的难点是：如何应用 DIS 进行实验设计。方法是：在通过实验，了解加速度与作用力、质量之间定性关系的基础上，通过对 DIS 实验关键步骤的讨论来突破难点。DIS 实验的关键步骤包括：以 “小车”为研究对象，有哪些“变量” 、如何控制“变量”进行实验，以及如何通过对物理图像的分析研究得出实验的结论等
4、。五、教学流程：1、教学流程图2流程图说明情景 滑板车，设问 1活动 滑板实验 1一个同学站在车上，用不同的力推墙壁，观察滑板车（连同学生）受不同大小的外力作用时与滑出距离间定性关系。活动 滑板实验 2二个质量不同的同学分别站在两个滑板车上互推，看滑板车（连同学生）受同样大小的外力作用时滑出距离间关系。通过学生观察滑板车实验分析加速度与力及质量间定性关系。活动 III探究实验 1活动 IV探究实验 2控制变量牛顿第二定律活动 V简单应用活动 I滑板实验1滑板实验2a 与物体的 m有关a 与 F的大小有关问题设问 2活动 II滑板实验3情景滑板车设问 1活动 演示实验 1DIS 实验，控制变量物
5、体质量 m 一定，定量研究加速度 a 与力 F 间关系。活动 演示实验 2DIS 实验，控制变量力 F 一定，定量研究加速度 a 与物体质量 m 间关系。然后应用 DIS 对探究实验 1、2 所获得的实验数据，进行图像处理，再通过对图像的分析、归纳，总结出牛顿第二定律。活动 简单应用通过简单的实例，巩固所学知识。3、教学主要环节 本设计采用情景活动问题归纳应用的模式组织教学，整个教学过程可分为三个主要的教学环节： 第一环节，通过情景和学生参与的演示实验，定性得到影响加速度大小的因素。第二环节，通过 DIS 实验，定量得到 a 与 m、F 之间的关系，并通过归纳总结，得出牛顿第二定律。第三环节，
6、通过简单的实例，巩固所学知识。七、教案示例1情景引入复习牛顿第一定律：导出力是改变物体运动状态的原因。问题 1：运动状态的改变指什么物理量的改变？（生：速度）问题 2：由运动学我们知道速度改变会产生加速度，那么影响加速度的因素有哪些呢？（外力 F、物体的质量 。 ）问题 3：加速度与 F、 间到底有什么关系？（这儿可以先让学生猜想一下，提高学生的兴趣，然后再做实验）下面我们用实验来研究它们间的关系。学生开始滑板车实验：（1）让同学甲第一次用较小的力推墙壁，甲同学滑出一定距离 s1；第二次用较大力推墙壁，甲同学滑出一定距离 s2，s 2s 1。（2）让甲、乙两个质量不等的同学分别站在同一型号的滑
7、板车（保证车与地面间的动摩擦因素相同）上互推，他们受到的推力等大，看它们分别滑出的距离 s1 和 s2，s 2s 1。通过观察实验结果使学生认识到：加速度与物体所受的外力和物体的质量都有关，而且加速度只与力和质量两个因素有关。2、导入新课老师利用上述滑板车实验，引导学生思考：问题 4：如何研究三个物理量间的关系？（控制变量法） 。问题 5：如何测定物体的加速度？DIS 实验3、实验探究(1)先介绍桌子上的实验器材和装置。指出指出今天实验的研究对象是小车，小车受到恒定的拉力即为所挂钩码的重力。(2 )注意：轨道应水平，小车与轨道间的摩擦力要小，钩码的质量也应小些。(3)利用现有器材设计实验步骤；
8、(4)利用 DIS 实验系统动手实验，采集数据，并进行数据处理（根据实验数据由电脑绘出相关物理量的图线：a 与 F 的关系，a 与 的关系） 。分析图像时可抓住以下几点： 化曲为直：将 a m 图转换成 图讨论。a1 如果图象不过坐标原点，分析截距的意义，可说明是何原因引起的？ 实验时没有考虑小车质量与小桶质量间的关系，得到的图像会在上部发生弯曲，教师可先定性地引导学生分析，等牛顿第二定律公式出来后再讨论。(5) 实验结论 质量一定的情况下，加速度 a 与作用力 F 成正比，写作：21Fa即 在作用力 F 一定的情况下，加速度 a 与物体质量 成反比，写作：121ma即由此总结出牛顿第二定律：
9、物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。用公式表示为： 改写为等式：FamaF k ma。其中 k 为比例常数，由公式中各物理量的单位选取有关。说明 k1 的意义：使质量为 1kg 的物体产生 1m/s2 加速度的力为 1N 时，k1。所以牛顿第二定律的表达式为：F ma（6）公式的物理意义教师可从公式的矢量性、瞬时性、F 是合外力等几个方面加以说明，加深学生对公式的理解。（7）如果物体受到的是几个力的同时作用，则牛顿第二定律的表述：物体的加速度跟物体受到合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。大家谈：P81，1，2巩固练习题
10、1 从牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个较重的物体时却可能提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？题 2 有关牛顿第二定律的以下说法中不正确的是A、由 ，可知运动物体的质量与外力成正比，与加速度成反比。FmaB、运动物体的加速度方向必定与合外力方向一致。C、几个力同时作用在一个物体上，当改变其中一个力的大小和方向时，该物体的加速度就会发生变化。D、作用在物体上的所有外力突然取消后，物体的加速度立即变为零。题 3 下列对牛顿第二定律的表达式 F=ma 及其变形公式的理解，正确的是 A、由 F=ma 可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B、由 可知，物体的质量与其的受合力成正比，与其运动的加速度成反比aFmC、由 可知物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D、由 可知物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出题 4 静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力作用，在力刚开始作用的瞬间，下列说法中正确的是A、物体立即获得加速度和速度 B、物体立即获得速度，但加速度仍为零C、物体立即获得加速度，但速度仍为零 D、物体的速度和加速度均为零题 5 大小相同的实心铁球 A 和木球 B，从同一高度由静止开始下落，设两球所受空气阻力相同，则下落的加速度 aA_aB(填“” “”或“ =”)4、布置作业：略
