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

课题 牛顿第二定律 来源 人民教育出版社2019年版第4章第3节 课型 新授课 授课 对象 道真中学高一学生 目 标 确 立 依 据 课 标 分 析 一.课标摘录 通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿第二定律，能应用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。 2. 课标分解 1. 学生学什么 “通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系”是指基于上一节实验课得出的、图像分析得出牛顿第二定律的表达式F=kma。 “理解牛顿第二定律的内容是指理解合力与加速度的瞬时性、矢量性，以及牛顿第二定律的“桥梁”作用。 2. 学到什么程度 “理解牛顿第二定律的瞬时性”本节课学生只知道体会合力变化，加速度就变化，某一时刻的加速度要与该时刻的力所对应即可，对于涉及到弹簧、杆绳的瞬时性问题本节不作讨论。 “理解牛顿第二定律的矢量性”本节课学生需要知道加速度方向与合力方向相同，并在具体情景中根据其中一个方向判断另一个方向，对于牛顿第二定律的分坐标书写不做要求。 3. 如何学 “理解牛顿第二定律”是指通过观察力传感器与加速度测量仪的瞬时对应关系、利用牛顿第二定律分析处理生活中简单问题的过程中，体会牛顿第二定律的瞬时性和矢量性。 教 材 分 析 根据课标要求，教材以问题的形式引入，强调可以从上一节的探究实验数据来寻找加速度、力、质量的关系，展示符合学生真实实验体验的图像素材，引导学生通过分析基于数据的图线来获取规律，并通过力的单位定义分析了表达式如何从F=kma变成F=ma。 这样的设计一方面让学生基于证据得出结论并做出解释，并对探究过程进行交流与评估，形成严谨、准确的科学态度，落实学科核心素养。 教材最后用两道联系生活实际的例题来引导学生学会利用牛顿第二定律分析和解决问题，这样的设计与课程标准中联系生活实际，从多个角度创设情景提出问题的要求相契合。 学 情 分 析 学生在前面的学习过程中，经历了弹力与形变量、滑动摩擦力与压力大关系的探究的体验，容易产生很容易猜想出a-F图像应该过原点，得出F=kma的结论，对F=kma变成F=ma对学生而言比较陌生而抽象，在牛顿第二定律的瞬时性理解方面学生很容易感知到力变化运动就变化，但还应进一步深入到具体的某一时刻的加速度应该与该时刻的力对应 学 习 目 标 1. 分析实验探究的数据，写出加速度与力、质量关系的表达式，描述牛顿第二定律的内容（科学探究、科学态度与责任、物理观念） 2. 根据力的单位定义说出F=ma是如何从F=kma变成F=ma的（科学思维） 3. 理解牛顿第二定律的矢量性，瞬时性，独立性，同一性（物理观念、科学思维） 4. 用牛顿第二定律分析和处理实际生活中的简单问题（科学思维） 环节 情境创设 设计意图 学生发展 1、新课导入 演示实验，提出问题 实验一：利用上节实验课的装置，设置A、B组实验。A组用三个钩码拉动装有钩码的小车，B组用一个钩码拉动空小车。 问题设计：同时释放小车，A组的三个钩码先落地还是B组的一个钩码先落地？为什么？ 制造认知冲突，引起注意，导入新课 学生能从实例分析中感知加速度和力的定性的大小关系，为下一环节复习知识做铺垫。（科学探究） 教师活动： 组装实验装置，提问。 进行演示实验，同时释放小车。 学生活动：根据上节课实验对演示结果进行猜想、推理，观察实验现象，思考和讨论。 二、回顾旧知 根据上一节课所得到的实验结论： 问题设计：（1）上一节课同学们通过实验得到了如图所示的图像，根据图像同学们猜测加速度与合外力、质量有何关系？ （2）同学们的图像与猜测不符合的原因是什么？如何进一步证实我们的猜想？ 基于证据形成猜想，得出结论，并对探究过程进行评估与反思。形成严谨准确的科学探究态度。 科学探究 科学态度 教师活动： 引导学生回顾上节课实验操作主要事项解决问题。 学生活动：根据上节课实验过程进行思考和讨论，交流总结。 三、牛顿第二定律的内容 问题设计：1、结合数学中的正比例函数，同学们想一想用一个公式来表示a、m、F之间的关系。 2、如何取值公式最简洁？怎样定义力的单位才能这样取？ 体会规律的图像描述、数学表达、文字描述。 科学思维 教师活动： 引导学生结合正比例函数写出表达式。 学生活动：根据数学知识和物理实验结论，尝试用数学语言表达牛顿第二定律。 四、力的单位的推导 对表达式F＝kma中的k以及F的单位展开思考和讨论。 问题设计： 1、F＝kma中k是什么物理量呢？有何物理意义呢？结合G=mg，同学们认为k的取值是多少呢？ 2、根据等式的性质，等式左右两