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1、2023高中物理牛顿第二定律教案2020高中物理牛顿第二定律教案一一、?新课标教材分析1.教材的地位和作用“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。2.学习的主要任务在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系;在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量;体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法控制变量法、图象法的应用。3.教学重点和难点重点：知道决定物体加速度的因素。加速度与力和质量的关系的探究过程。教学难点：引导学生在猜
2、想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。二、学生学习情况分析在学习这一节内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念;知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因;会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动;具备一定的计算机操作能力。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。三、教学目标分析1.知识与技能目标让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系;培养学生获取知识和设计实验的能力。2.过程与方法目标在探究过程中，渗
3、透科学研究方法(控制变量法、实验归纳法、图象法等);3.情感、态度、价值观目标通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神;让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。四、教材处理与教学策略在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：探究加速度与力、质量的关系;第二学时主要的任务是：建立牛顿第二定律并进行初步的应用。在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性。五、教学器材教学设备：多媒体教室、课件。实验器材：细线、砝码、小车、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、毫米刻度尺、垫
4、木、等。六、教学过程设计1.实验设计(1)启发学生按如下思路得出实验方法：对于一个物体(使m不变)，不受力时加速度为零受力后加速度不为零受力越大则加速度越大。2020高中物理牛顿第二定律教案二一、设计思想1、引入新的教学理念新的教学理念明确指出了三个维度的教学目标：知识和技能;过程和方法;情感、态度和价值观。因此，在教学设计时，不能只考虑知识目标，还应兼顾另外两个方面的目标。2、重视实验在物理概念教学中的重要作用物理知识来源于实践，特别来源于观察和实验。观察现象，进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体明确的认识，这是理解概念和规律的必要基础。对培养学生的观察和实验技能，实事求是的科学
5、态度及引起学生学习兴趣，具有不可代替的作用。二、教学分析教材分析地位与作用牛顿第二律是本章的重点内容之一，具有承上启下的作用，是高中物理的核心内容之一。教材内容特点1、更深入的定量研究力和运动的关系问题。2、使用定性的语言文字叙述和定性、定量的实验分析相结合的方法分析讨论比较复杂的物理现象。学情分析知识基础高一学生通过物理知识的学习，对物体的受力分析并不陌生，但对用控制变量法研究物理量间的关系问题还较陌生，学习起来有一定难度。学习能力1、学生的分析、推理、能力及实验设计操作能力不强;2、学生在、学习习惯、认识水平方面欠缺。3、学习潜能大。学习动力学生对本节知识具有新鲜感，有亲身感受，求知欲强，
6、好奇心大，积极性高教学重点难点教学重点1、通过探究实验，让学生探究出加速度与力及质量的关系，更好的体会牛顿第二定律2、培养学生设计实验、实验操作、分析问题的综合能力。教学难点理解物体的加速度和作用力及质量间的关系。教学目标知识与技能1、通过演示实验认识加速度与质量及力的定量关系;2、会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式;3、通过加速度与质量及力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律过程与方法通过本节教学逐步发展学生的观察能力、实验操作及分析能力、推理能力、归纳能力。情感、态度价值观通过学习，使学生了解人类认识自然规律的方法和过程。培养学生热爱科学，勇于探索的精神，激发学生
7、的爱国热情。教学设想鉴于高一学生思维的单一性和直观性。兴趣正在从直观因果概括认识转化，本节课采用定性的感受实验和定量的探究实验相结合的教法及诱思探究教学摸式。教学手段实验探究为主要手段学法指导方法指导指导学生认设计实验，动手操作及分析归纳的方法能力培养通过探究实验及数据处理，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。?三、教学流程教学流程?教师活动?学生活动?设计意图新课导入1、给学生提供3个实验。2、问题：观察到了什么现象?通过实验现象对a、F、M的关系有什么想法实验1、轻、重物体在真空管中的下落;实验2、轻、重物体在空气中的下落，实验3、用磁铁吸质量较
8、大的物体和质量较小的物体?通过实验活动，创设学习情景，激发学生的学习兴趣，形成良好的探究动机。为控制变量的提出创设条件?探究活动?实验设计及讨论?例举生活中质量相同作用力不同加速度好像不同的例子2020高中物理牛顿第二定律教案三一、教学内容分析1.内容与地位在共同必修模块物理1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”.本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程.牛顿第二定律是动力学的核心规律，是学习其他动力学规律的基础，是本章的重点内容，它阐明了物体的加速度跟力和质量间的定量关系，是在实验基础上建
9、立起来的重要规律，在理论与实际问题中都有广泛的运用.在教学过程中要创设问题情境，让学生经历探究加速度、质量、力三者关系的过程，可以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像，根据图像导出加速度与力、质量的关系式.学习过程中引导体会科学的研究方法控制变量法、图像法的应用，培养观察能力、质疑能力、分析解决问题的能力和交流合作能力.在知识的形成中真正理解牛顿第二定律，同时体验到探究的乐趣.2.教学目标(1)经历探究加速度与力和质量的关系的过程.(2)感悟控制变量法、图像法等科学研究方法的应用.(3)体验探究物理规律的乐趣.(4)培养观察能力、质疑能力、分析解决问题
10、的能力和交流合作能力.3.教学重点、难点引导学生探究加速度与力和质量的关系的过程是本节课教学的重点，通过实验数据画出图像，根据图像导出加速度与力、质量的关系式是本节的难点.二、案例设计(一)复习导入教师：什么是物体运动状态的改变?物体运动状态发生变化的原因是什么?学生：物体运动状态的改变就是指物体速度发生了改变，力是使物体运动状态发生变化的原因.教师：物体运动状态的改变，也就是指物体产生了加速度.加速度大，物体运动状态变化快;加速度小，物体运动状态变化慢.弄清物体的加速度是由哪些因素决定的，具有十分重要的意义.那么物体的加速度大小是由哪些因素决定的呢?请同学们先根据自己的对这个问题展开讨论，让
11、学生尝试从身边实例中提出自己的观点.讨论中体会到a跟力F、物体质量m有关.(二)探究加速度a跟力F、物体质量m的关系1.定性讨论a、F、m的关系学生：分小组讨论.教师：在学生分组讨论的基础上，请各组派代表汇报讨论结果.引导学生总结出定性的结论：a与F、m有关系，当m一定时F越大，a就越大;当F一定时，m越大，a就越小.请思考：在这里为什么要组织学生开展这样的讨论?2.定量研究a、F、m的关系(1)设计实验方案教师在肯定学生回答的基础上，提问：如何定量地研究a与F、m的关系呢?指出刚才大家在定性讨论a、F、m三者关系时，就已经采用了在研究a与F关系时保持m一定，在研究a与m的关系时保持F一定的方
12、法，这种方法叫做控制变量法，它是研究多变量问题的一种重要方法.下面我们可应用这种方法，通过实验对a、F、m的关系进行定量研究.教师进一步引导，使学生明确要在实验中研究a、F、m的关系必须有办法测出a、F、m.教师在指出讲台上放有气垫导轨、气源、两个光电开关和与之配套的数字计时器、滑块、细线、砝码、小桶、弹簧秤、托盘天平、一端带有滑轮的长木板、小车、钩码、打点计时器、纸带、刻度尺，并说明每个光电开关与数字计时器一起能测出一定宽度的遮光板通过它的时间进而测出物体的瞬时速度后，让学生根据给定的器材设计实验方案，并在小组讨论基础上，全班交流.在大家互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案.学生：设计出
13、如下实验方案.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m1，测出小桶的质量m2，把小桶与小桶中砝码的总重力mg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=at2计算出小车的加速度a.方案二以气垫导轨、气源、两个光电开关、数字计时器、滑块、刻度尺、细线、小桶、砝码、钩码、天平为器材研究滑块的运动.用天平测出滑块的质量m1，测出小桶的质量m2，把小桶与小桶中砝码的总重力mg当作滑块受到的拉力F，用导轨旁边的刻度尺测出两光电开关的距离s0，用刻度尺测出固定在滑块上的遮光片的宽度s，根据数字计时器给出的遮光
14、片分别通过前后两个光电开关所经历的时间t1、t2，由于s?s0，因此可以根据v1=s/t1和v2=s/t2计算出滑块在两光电开关间运动时的初、末速度，再由计算出滑块的加速度a.教师引导学生讨论两种方案的可行性，让学生踊跃发表自己见解.教师：上述两种方案都是可行的.但前一种方案中小车受到的摩擦力较大，实验误差较大，因此就得想办法消除摩擦力的影响，那么如何消除摩擦力呢?建议有兴趣的同学自己利用课余的时间去实验室用前一种方案或其他方案进行实验探索.本节课我们采用上述后一种方案进行实验探究.教师：不论采用上述哪种方案，我们把小桶与小桶中砝码的总重力mg当作小车(包括上面的钩码)或滑块(包括上面的钩码)
15、受到的拉力，这是有条件的，这条件就是m?m(m为小车与钩码或滑块与钩码的总质量).(2)进行实验探究教师：引导学生在气垫导轨上研究a、F、m三者关系，为了让学生能有条不紊地进行实验，用电子幻灯片打出研究内容、实验步骤和数据记录表格如下：【研究内容】研究m一定时，a与F的关系【研究步骤】用天平分别测出单个滑块的质量m1=g，小桶质量m2=g，则滑块总质量m等于m1加上放在它上面的钩码的质量m1.在桶中放置质量为m2的砝码，则m=m2+m2，当m?m时，认为F=mg(g取9.8m/s2).用刻度尺测出遮光片的宽度s=m，用轨道边上的标尺测出两光电开关之间的距离s0=m.实验时，保持s0不变，把各次
16、滑块运动中遮光片经过前后光电开关的时间t1、t3代入公式计算出各次滑块运动的加速度，并把实验数据填入表5-1.表5-1研究m一定时，滑块加速度a与其受力F的关系单个滑块质量m1=g滑块总质量m=g小桶质量m2=g遮光片宽度s=m两光电开关间距s0=m实验次数小桶上的砝码质量m2/g小桶与坛码总质量m/gt1/st2/s滑块加速度a/(ms-2)滑块受的拉力F/N1?2?3?4?【实验的结论】【研究内容二】研究a与m的关系(F一定)【研究步骤】用天平分别测出单个滑块的质量m1=g，小桶质量m2=g，则各次实验中滑块总质量m等于m1加上放在它上面的钩码的质量m1.在小桶中放置质量为m2的砝码，则m
17、=m2+m2，当m?m时，认为F=mg(g取9.8m/s2)，并保持m不变.用刻度尺测出遮光片的宽度s=m，用轨道边上的标尺测出两光电开关之间的距离s0=m.实验时，保持s0不变，把各次滑块运动中遮光片经过光电开关的时间t1、t2代入公式，计算出各次滑块运动的加速度，把实验数据填入表5-2.表5-2研究滑块加速度a与滑块总质量m的关系(拉力F一定)单个滑块质量m2=g小桶质量m2=g小桶与砝码的总质量m=g遮光片宽度s=m两光电开关间距s0=m实验次数滑块砝码质量m1/gt1/st2/s滑块加速度a/(ms-2)滑块与砝码总质量m/g1?2?3?4?【实验的结论】说明在简要说明数字计时器的使用
18、方法，强调实验过程应使气垫导轨保持水平，两光电开关间距要尽可能大些，尽可能使m远大于m(如果m20m，则可认为m?m)等注意事项后，请两位学生上台操作并测量数据，其他学生边观察边在课前印发的实验数据记录表(表5-1、表5-2)上填上实验测量数据.教师：把全班学生分成8个小组，第1组第4组学生分别完成(表5-1)中从实验次数14各项目的计算与填写，第5组第8组学生分别完成(表5-2)中从实验次数14各项目的计算与填写.教师：让学生反馈计算结果，并填入电子幻灯片(表5-1)、(表5-2)的对应栏目中.教师：引导学生对表5-1的数据通过直接观察;通过在坐标纸上画出a-F图像进行分析，得出aF(m一定
19、时)的结论.在描点画图时，让学生体会为什么要让描出的点尽可能多地分布在某一直线的两侧，尝试说出实验误差的原因.教师：引导学生对表11-2的数据通过直接观察通过在坐标纸上画出a-m图像进行分析，只能得出当F一定时，m越大a就越小的结论.教师：能不能就此马上断言a与m成反比?让学生展开讨论.教师：在引导学生进行全班交流的基础上，问学生能不能猜想a与m成反比?如何证明这种猜想是否正确?请思考讨论.学生：可以画出a与图像，看它是否为过原点的直线.学生：还可以通过计算a与m的比值来判断.教师：让学生分组计算出对应各次实验的，并在全班反馈填人表11-2后，在坐标纸上作出a-图像.的.学生：确实实验得到的直线是接近过原点的，实验误差允许范围内a与m是成反比(F一定时)说明这里开展一系列讨论的目的是为了让学生体会从a-m图像转化到a-图像的意义，认识图像法描述物理规律的作用.教师：本实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验，实际上一个规律的发现不可能是几次简单的测量实验就能得出，还需要通过大量的实验事实来论证.