4.3牛顿第二定律 教学设计 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

巴楚县第一中学 物理 学科教案 2023年 月 日 星期 4·3 牛顿第二定律 学科核心素养 物理观念：(1)理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义。 (2)通过对力的单位“牛顿”的定义，掌握牛顿第二定律表达式F＝ma成立的条件。 科学思维：通过实例分析，加深对牛顿第二定律的理解，并能利用其解决简单的问题。 科学态度与责任：能运用牛顿第二定律解决生活、生产、科技中的实际问题。知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系。 1课时 【课 题】 4·3 牛顿第二定律 【授课时间】 年 月 日 班级： 【教学目标】 知识与技能 1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式； 2．理解公式中各物理量的意义及相互关系； 3．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的； 4．会用牛顿第二定律的公式进行简单的计算。 过程与方法 1．通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气。 2．培养学生的概括能力和分析推理能力。 情感、态度和价值观 1．渗透物理学研究方法的教育； 2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法； 3．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。 【教学重点】牛顿第二定律的特点 【教学难点】1．牛顿第二定律的理解与应用 2．理解k＝1时，F=ma。 【课 型】新课 【教学用具】 多媒体课件 【教学方法】讨论与探究法、合作法、讨论 【教学过程】 初次备课 二次备课 新课教学： (一)引入新课 师：先请同学们看一个视频——“F1赛车PK战斗机”：在起始阶段，经过短暂时间的加速，赛车竟然比战斗机跑得更快，这说明了什么？ 学生：赛车的加速度比飞机的加速度更大 师：上一堂课，我们通过实验探究了小车的加速度与它所受的力及它的质量的关系，它们有着怎样的关系？（引导学生回忆：a与F、m的关系） 学生：加速度与作用力成正比，与质量成反比。 a∝F，a∝ 教师：大量的实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规律： 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律。 （二）新课教学 1．牛顿第二定律 （1）内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 （2）数学表述 牛顿第二定律可以用比例式来表示： a∝ 或者F∝ma 引入比例系数k，这个比例式可以写成等式：F=kma 教师：在没有规定多大的力作为力的单位时，比例系数k的选取就有一定的任意性，如果选取k=1，那么就有：F=ma，这就是今天我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式。 公式： F=ma 请同学们思考：质量为 m=1 kg的物体，在某力F的作用下获得a=1m/s2的加速度，则F为多大？ 教师引导学生利用刚才所得牛顿第二定律公式进行推导：F=ma=1kg×1 m/s2= 1kg·m/s2 教师：对，我们就把这个力叫做“一个单位的力”，为了纪念牛顿，就把kg•m/s2叫做牛顿。 2．力的单位：牛顿（N） 1N=1 kg•m/s2 力的单位还有很多，比如千克力（9.8N）、达因（10-5N）等单位，如果力用这些单位时，k就不取1了，如1千克力=9.8kg•m/s2。所以，只有力、质量、加速度用国际单位制中的单位时，k才取1。 3．对牛顿第二定律的理解 下面请同学们完成三个探究问题，归纳牛顿第二定律的特点。 探究1：不同力产生的加速度与合力产生的加速度之间的关系 在一个没有重力场的理想环境里，质量m=2kg的物体。（1）若只受到水平向东、大小为6N的F1作用，则F1产生的加速度a1= 3m/s2，方向 水平向东 ；（2）若只受到水平向南、大小为8N的F2作用，则F2产生的加速度a2= 4m/s2，方向 水平向南 ；（学生直接回答） （3）若同时受到水平向东、大小为6N的F1和水平向南、大小为8N的F2作用，则物体的加速度为a= 5m/s2，方向 沿东偏南53º角 。 教师引导学生：①画出物体受力示意图→求合力求加速度 ②按照平行四边形定则将a1、a2进行合成 师生归纳：每个力产生的加速度是相对独立的，合力产生的加速度可以看作几个力产生加速度的矢量和，且加速度方向与合力方向相同，即牛顿第二定律具有独立性和矢量性。 ①独立性 ②矢量性 教师：下面请同学们思考这样一个问题。 思考：从牛顿第二定律可知，无论怎么小的力都可以使物体产生加速度，可是一个小孩