2019-2020年高中物理《牛顿第二定律》教案55 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理牛顿第二定律教案55 新人教版必修1学习任务分析普通高中物理课程标准选修1模块的内容标准中涉及本节的内容有“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿定律解释生活中的有关的问题。认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。”本节课学习任务主要有通过实验测量加速度、力、质量，分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象，根据图象写出加速度与力、质量的关系式。体会探究过程中所用的科学方法。通过定律的探究过程，渗透物理学研究方法（运用控制变量法、实验归纳法研究三个变量的关系），是整个物理教学的重要内容和任务。应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解个物理量和公式的内涵和外延。重点难点分析1、同时讲清实验装置、原理，让学生体会到物理的研究的方法。做好实验，让学生观察并读取数据，从而有说服力的归纳出牛顿第二定律，因此，熟练且准确的操作实验就是本课的重点。2、深入理解牛顿第二定律是本节课的教学难点学情分析学生在初中物理中和高中物理前面的章节中已学习了牛顿第一定律（惯性）的知识，这些都为本节学习准备了知识基础；本章导入“跨越失控的对话”，通过比较三个代表人物对力与运动问题的观点，激发了学生进一步探索的求知欲。牛顿第二定理通过加速度把物体的运动和受力紧密的联系在一起，使前三章构成一个整体，是解决力学问题的重要工具。应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握，即理解个物理量和公式的内涵和外延。因此在课堂上要通过多种方法和包括计算机模拟、视频录像等多媒体教学手段，为学生学习创设情景。教学目标知 识与技能1学会用控制变量法探究加速度与力和质量的关系；2能熟练地应用图象法分析处理数据；3理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义；4会应用牛顿第二定律解释生活中的相关现象，并能运用牛顿第二定律进行定量计算。5了解国际单位制的组成并知道力学单位制中的基本单位及导出过 程与方法1通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力；通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力2渗透物理学研究方法的教育。实验采用的控制变量法对物体的a、F、m三个物理量的关系；运用列表、画图法处理数据，使学生知道结论是如何得出；认识到实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。情感态度与价值观1培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯。2在整个教学过程中，让学生学会科学的发现、分析、研究等方法，培养学生的科学探究能力。教学媒体运用1分组实验：木板、小车、打点计时器、电源、细线、钩码、天平、刻度尺、纸带。2图片展示：跳高冠军沫蝉（附资料介绍）3视频录像片段：原始火车与马车赛跑场面（可用图片代替）。PPT教学演示课件课时安排2节课连排教 学 程 序 设 计教学程序教 师 活 动学生活动教学资源创设情境引入新课提出问题：火车与马车赛跑，谁比较快？答案可能多种：由生活经验出发，大部分学生想当然认为是火车快展示图片或播放视频播放视频：1814年，英国人斯大林蒂芬逊制造出世界上第一辆蒸气机车，当时有人驾着一国辆马车和它赛跑。新生的火车丑陋笨重。走得很慢，漂亮的马车骄傲地跑在彰面。而且火车由于没装弹簧，把路基都震坏了。然而斯蒂芬逊并没因比赛失败而灰心，他不断改进机车，坚信火车具有马车所无法媲美的前途。与生活经验冲突引发思考为什么呢？师分析：在相同的位移内，初速度都为零，根据，只要加速度大，时间就小，比较快。说明：马车的加速度比火车的加速度大为什么呢？师进一步引导，抛出问题：影响加速度大小的因素有哪些？陷入思考，重新分析发现：马车尽管拉力小，但是质量也小；火车拉力大，但是质量也大。再从生活经验出发：A、用不同的力推同一辆车，B、用相同的力推不同的空车和满载的车。学生讨论提出假设：物体所获得的加速度，由它的质量和它所受到合外力共同决定。各新课教学新课教学新课教学新课教学新课教学新课教学如何设计一个实验来检验这一假设是否正确？思考、讨论设计实验验证控制变量法教学假设加速度a与质量m及合外力F都有关，要确定它们的关系，就必须运用控制变量法，保持其中一个量不变，研究另两个量的关系。1、 保持质量不变，探究加速度与外力的关系2、 保持外力不变，探究加速度与质量的关系其中，m与F都有直接测量的工具；a虽不能直接测量，但可以利用打点计时器在纸带上打出的点，通过计算得出物体运动的加速度学生思考设计实验（方案一）以小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、砝码、刻度尺、天平为器材，研究小车的运动。用天平测出小车的质量M，算出砝码的总重力当作小车受到的拉力F，从打点计时器打出的纸带上测出S，由S=T2计算出小车的加速度。木板、小车、打点计时器、电源、细线、钩码、天平、刻度尺、纸带讨论该方案分析有摩擦力存在，为了使小车所受的拉力约等于钩码重力，以及如何消除摩擦力的影响？将木板无滑轮的一端垫高，用重力的分力来抵消摩擦力，以使小车不挂重物时恰能匀速运动。可阅读课本106-107第5自然段的内容。进一步讨论：钩码的重力大小一定等于小车所受合外力的大小？思考发现：小车和钩码都在运动，钩码的重力应该是两个物体的合外力。必要说明：只要重物的质量远小与小车的质量，那么可近似认为重物所受的重力大小等于小车所受合外力的大小。确定方案，准备实验让学生认清实验误差（系统误差）1、加速度与物体受力的关系（保持质量不变）表一师巡视指导实验次数加速度a（m/s2）小车受力F（N）1232、加速度与物体质量的关系（保持外力不变）表二：师巡视指导实验次数加速度a（m/s2）小车质量m/kg123根据所的数据，描点作图。利用图象处理数据是一种常用的重要方法。将实验中得到的数据通过描点作图，可以非常直观地看出两个物理量的关系，也可以有效地减少实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误数据。图一：aF图象oaFF 师巡视指导图二：am图象oam 图三：a-图象oa1/m 学生总结得出如下结论。1、当保持m不变时，a与F成正比。2、当保持F不变时，a与m成反比。（老师指定的或学生自愿，具有代表性的小组发言。每个小组发言后进行师生共同评价，特别是对图象画的情况进行评价，引导学生今后应注意些什么）教师：牛顿在进行大量的实验后，发现上述两个结论都是正确的，并综合得出 或 这就是著名的牛顿第二定律。用文字可表述为：物体的加速度跟它所受的合外力成正比，跟它的质量成反比。（学生回答，教师板书）教师：如果把上述的综合结论写成等式，应是 。那么这里的比例系数k应取何值呢？这就跟各物理量所使用的单位有关了。还记得初中就学过的力的单位吗？学生：是牛顿，用N表示。教师：实际上，这个单位就是根据牛顿第二定律规定的，即把可以使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力规定为1N。所以 1N = 1 kgm/s2因此，当F、m、a三个物理量都采用国际单位制时，k = 1，公式可简化为（板书）运用公式解释：钛合金具有密度小，硬度大，同样的体积，相对其他材料，质量小的特点，用在制造飞机上，同样的牵引力，产生较大的加速度。学有所用有人在飞机埸的跑道上曾尝试过让战斗机和赛车进行比赛，结果战斗机在跑道上（腾空之前）的加速度仍大于赛车的加速度，赛车的质量比战斗机的小，为什么加速度反而不如战斗机的加速度大呢？这本节的实验相矛盾吗？学生自己尝试解决力学单位制教师：对物理量单位的规定是一件大事，关系到国际科学技术的交流和商业的往来，必须有一个国际的标准。请阅读课本“力学单位制”的内容。并发表自己的见解或提出疑问。教师：就学过的物理量中，有哪些物理量的单位是导出单位？学生可能回答（比如：速度m/s、密度kg/m3、压强Pa等）在本教材中统一采用国际单位制单位，所以以后在用公式进行计算的时候，如果已知量都采用国际单位制单位，计算结果也必然是国际单位制单位。因此，在计算时所列的等式中就不必一一写出每个物理量的单位，只要在计算结果的数据后面正确写出待求量的单位就可以了。（示范解题）注意规范介绍：根据自然杂志报道：最新研究显示，身体仅6mm长的昆虫沫蝉，最高跳跃高度可达70cm，这相当于标准身高男性跳过210m高的摩天大楼，其跳跃能力远远超过了人们以前所认为的自然界跳高冠军跳蚤。当沫蝉起跳时，加速度可达到4000m/s2。求它起跳时所承受的地面对它的支持力是其体重的多少倍？作业布置作业：（1）P113第36题教学设计点评本节课教学设计的思路是：首先从生活实际出发，展示不同车子的启动视频，提出物体的加速度是由哪些因素决定的这个问题，激发学生的求知欲望，引导学生根据自己已有的经验进行定性探究，在此基础上，进一步引导学生应用控制变量法进行定量探究，让学生经历自己设计实验方案、观察实验现象与记录实验数据、全班合作处理实验数据、分析实验数据得出结论的过程，最后总结出牛顿第二定律的数学表达式。体现新课程以学生为主体的理念。在探究过程中重视以下因素：1猜想假设、2制定计划与设计实验、3进行实验与收集数据、4分析与论证、5交流与合作。本实验的误差来源：因原理不完善引起的误差，本实验用砂和砂桶的总重力mg代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力，这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小因此满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差此误差可因为mM而减小，但不可能消去此误差探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验方案很多，本文仅从实际出发出发，所用的器材比较简单方便，基本上可以符合大部分学校的实际情况，当然可以根据实验的条件和学生的实际水平加以适当选择可使用气垫导轨，光电门进行精确测量验证以求得好的效果。如果条件许可，还可以让学生同时用不同的方法进行探究，并对这些方法进行比较和分析。