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1、三、 牛顿第二定律从容说课 本节介绍动力学的核心内容：牛顿第二定律它阐明了力在改变物体运动状态时所产生的加速度大小和物体质量间的关系，从而把物体的受力和物体的运动紧密联系起来 本节主要通过实验研究和数学推演的方法，得出牛顿第二定律，详细阐述该定律的确切含义在运用牛顿第二定律解决实际问题时。准确地对物体受力分析和运动情况分析是关键.同时，灵活运用牛顿第二定律，根据物体的运动状态去分析判断物体的受力情况又是十分重要的方法在教学中要通过具体题目分析总结 本节的教学目标定位如下： 1理解加速度与力的关系，知道得出这个关系的实验过程 2理解加速度与质量的关系，知道得出这个关系的实验过程 3知道国际单位制
2、中力的单位“牛顿”是怎样定义的 4理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义 5会用牛顿第二定律的公式进行计算 牛顿第二定律是经典力学的基础和核心，所以牛顿第二定律既是本节的重点，也是本章的重点. 本节的教学难点是牛顿第二定律的实验过程、推导及意义 本节利用实验验证的方法得出力和加速度之间的关系，所以在教学中，首先要让学生了解本节要研究的问题(a跟F、m之间的定量关系)和方法(控制变量法)由于这是学生在高中阶段第一次遇到用实验研究一个物理量同时跟另外两个物理量有关的多元问题，所以研究方法的介绍应从简单情况人手例如先保持物体质量不变，研究它的加速度跟外力的关系，再保持外力相同研究它
3、的加速度跟质量的关系，最后用数学的方法把实验得出的a跟F的关系及跟m的关系综合起来，找出a跟F和优的关系 本节课的教学程序安排如下： 复习旧知识，导人新课一实验探究，用控制变量法研究加速度和力的关系，加速度和质量的关系总结实验结论，得到牛顿第二定律，同时强调该表达式的同时性、同向性、瞬时性，并且结合例题和练习加深学生的理解方法渗透：牛顿第二定律的表达式是从比例式推导出来的，使学生明确地知道：只有选择合适的单位，才能使比例系数k=l课堂讨论拓展学生对定律的应用能力教学目标一、知识目标1.知道得到牛顿第二定律的实验过程.2.理解加速度与力和质量间的关系.3.理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含
4、义.4.能运用牛顿第二定律解答有关问题.二、能力目标培养学生的实验能力、分析能力、解决问题的能力.三、德育目标使学生知道物理中研究问题时常用的一种方法控制变量法.教学重点1.牛顿第二定律的实验过程.2.牛顿第二定律.教学难点牛顿第二定律的推导及意义.教学方法实验法、讲授法、归纳法.教学用具两辆质量相同的小车、一端带有滑轮的光滑水平板、砝码一盒、砝码盘、细绳、夹子、投影仪、投影片.课时安排1课时教学过程投影本节课学习目标1.理解加速度和力的关系.2.理解加速度和质量的关系.3.理解牛顿第二定律的内容和意义.4.学会运用牛顿第二定律解决一些简单的实际问题.学习目标完成过程一、导入新课教师什么是物体
5、运动状态的改变?其原因是什么?学生物体运动状态改变的实质是速度发生变化.其改变的原因是受到了力的作用.教师物体运动状态改变除了跟力有关外，还和哪些因素有关？学生还和质量有关.教师物体运动状态的改变实质是产生了加速度，那么，物体的加速度、力、质量之间究竟有什么关系呢？本节我们讨论这一问题.二、新课教学CAI课件模拟本节的实验装置 如图所示：取两个质量相同的小车放到光滑水平面上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放有数目不等的砝码使两小车自静止开始在不同拉力作用下匀加速运动小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以同时控制两小车，使两车同时运动，同时静止 研究方法介绍 控制变量
6、法：是研究多个物理量之间关系的一种常用方法即在多因素的实验中，可先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响 因为加速度与力、质量都有关，所以要弄清它们之间的关系需采用控制变量法： 先保持质量一定，研究加速度和力的关系 再保持外力一定，研究加速度和质量的关系 最后归纳总结加速度与力和质量的定量关系 对实验装置的说明 对每个实验，是用比较物体(小车)的位移来比较它们的加速度n的：力和质量的大小可以直接测量出来，而加速度大小不能直接测量出来本节实验中没有用打点计时器测定小车的加速度，而是让两个小车同时从静止开始做匀加速直线运动，同时停止运动；依公式s=at2，可知：在时间t相同的情况下，位移s与加速
7、度a的大小成正比这样比较小车的位移s1、s2就可比较它们的加速度大小a1和a2，且这种做法比较容易、可靠，但关键是必须保证小车运动的时间t相同(始、停时间比较难以控制) 实验条件 小车放在光滑的水平板上，细绳对小车施力方向水平，定滑轮光滑，砝码盘的砝码跟小车相比质量较小(不大于1：10)，这时可认为小车所受的合力即细绳对小车的水平拉力近似等于砝码盘及盘中的砝码所受的重力（一）加速度和力的关系教师请同学们阅读课文中的实验部分，同时注意思考下列问题：投影片显示1.为什么水平板要光滑，并且用小车而不用滑块？2.盘中为什么要放数目不等的砝码？3.为什么要用夹子夹住拴两辆小车的两根细绳？4.为什么要用两
8、辆质量相等的小车？学生活动阅读课文，并讨论上述问题.教师把实验所需仪器准备好.教师检查阅读情况，请学生回答上述的问题.学生甲用小车及光滑的水平板，其目的是要减小研究对象小车在水平方向上所受的摩擦力.学生乙盘里放数目不等的砝码，其目的是保证对两辆小车施加的水平拉力大小不等.因为这时小车水平方向所受的拉力大小近似等于砝码及盘所受的重力大小.学生丙夹子夹住拴小车的两根细绳，其目的是为了便于同时控制两辆小车，以保证两车的运动时间相同.学生丁使两辆小车的质量相等，其目的是便于讨论小车所受拉力与其加速度之间的关系.教师总结这种实验方法是我们物理上在研究多个物理量间相互关系时常用的方法控制变量法.这样做可以
9、减小讨论的物理量数目，使所剩物理量间的关系更加明朗化.教师下面我们一起来完成这一实验：甲组学生安装仪器.把两光滑长木块并排放在桌上，调节高度使两板水平.在两辆小车的前后都系上细绳，前端绕过定滑轮系住砝码盘，后端细绳在小车对齐后用夹子夹住.乙组学生完成实验过程.把小车拖至木板末端，待停稳后松开夹子，使小车在拉力的作用下做匀变速运动.当小车将运动到木板另一端时夹住夹子，使小车停止运动.丙组学生在乙组同学完成实验的同时，注意观察现象，并把观察到的现象告诉同学：其中与放砝码多的盘相连的小车通过的位移比与放砝码少的盘相连的小车通过的位移大.丁组学生测量两辆小车通过的位移，并把测量结果与砝码数量告诉同学.
10、全体学生对实验结果进行处理.利用运动学公式推导砝码数量与小车加速度间的关系：.教师总结通过上述实验我们发现：对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，并可表述为：或者aF思考练习1.某物体在t时间内通过距离s，要使其在t时间内通过的距离为2s,可采用的方法是_.2.某物体在水平拉力F作用下沿光滑水平轨道做匀加速运动，t s后速度为v，则2t s后物体的速度为_.参考答案1.运动方向上的力变为原来的2倍2. 2v(二）加速度和质量的关系教师请同学们阅读P51实验，同时考虑下列问题.投影片显示1.在研究加速度与质量间关系时，应限制哪一物理量（变量）？如何限制？2.如何研究除所限变
11、量外的其他两变量间的关系？3.在实验过程中，实验上还对哪个物理量进行了限制？学生活动阅读课文并对上述问题进行讨论.教师检查阅读情况.学生A在研究加速度与质量关系的时候应当对小车所受的拉力进行限制，使其成为一个不变的量，进而使加速度与质量的关系更加明朗化.限制时可以通过限制砝码盘中砝码的数量来间接限制小车的受力.学生B在研究加速度与质量关系时因为要讨论它们的变化关系，所以可以通过在小车上加砝码的方法去改变小车的质量.学生C在课本所设计的实验中，除了对小车的受力进行限制外，同时还限制了两辆小车的运动时间，在实验过程中通过夹子的松开与合住，使两车的运动时间相同.教师总结同学们对本实验的原理及过程已非
12、常清楚，下面我们共同完成这一段实验.A组学生对原来的实验装置进行改装：调整砝码盒中砝码的数量使其相同，同时在小车上放上数目不等的砝码.B组学生完成实验过程：把两辆小车拖至长木板的末端，松开夹子使两小车同时开始做匀加速运动，运动一段时间后夹住夹子.C组学生在B组学生完成实验的时候，注意观察实验现象，并把结果告诉同学：小车上放砝码数少的小车通过的位移大.D组学生测量两小车通过的距离，并测出两小车及车上砝码的质量，并将测量的结果告诉同学.全体学生在前面处理的基础上，对加速度与质量的关系进行处理，得出小车质量与所产生加速度的关系：.教师总结通过上述实验，同学们已经正确得出物体加速度与质量间的关系：在相
13、同力的作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比.可表示为：或者a思考与练习质量为m的物体在力F的作用下产生的加速度为a，那么要使物体的加速度变为原来的2倍，则应_.参考答案质量减半或者F加倍.（三）牛顿第二定律教师请同学们总结一下，我们在上述的两个实验中得到了什么结论？学生物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比.教师总结根据刚才这位同学所述，我们可以用数学公式把这种关系表述为：a或者Fma.进一步将表达式可改为等式：F=kma.其中k为比例常数，当所有物理量均取国际单位（即：力的单位取N，质量单位取kg，加速度单位取m/s2)时：k=1,此时关系式变为：F=ma此即为牛顿第二定律的数学表
14、达式.教师在牛顿第二定律的表达式中，哪些是矢量，哪些是标量呢？学生质量是标量，F、a是矢量.教师这两个矢量有何关系呢？学生从第二节中可知“力是产生加速度的原因”，即物体受力决定物体的加速度.因为都是矢量，所以它们的方向也应一致.教师总结我们把牛顿第二定律中力的方向和加速度方向一致的特点叫做牛顿第二定律的矢量性.思考与练习复合投影片出示例1，学生完成后出示例2.1.一辆小汽车的质量m1=8.0102 kg，所载乘客的质量是m2=2.0102 kg.用同样大小的牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是a1=1.5 m/s2,载人时产生的加速度a2是多大？（忽略阻力）答案与解析：根据牛顿第二定律，在同样的外力作用下物体的加速度与它的质量成反比.所以所以a2=所以a2= m/s2=1.2 m/s2复合投影片出示例22.质量为m的物体置于光滑水平面上，同时受到水平力F的作用，试讨论：（1）物体此时受哪些力的作用？（2）每一个力是否都产生加速度？（3）物体的实际运动情况如何？（4）物体为什么会呈现这种运动状态？学生活动结合实际生活经验讨论.教师对学生讨论的结果进行检查.学生1物体此时受三个力的作用，分别是重力、支持力、水平力F.学生2由“力是产生加速度的原因”知，每一个力都应产生加速度.学
