3.2牛顿第二定律 教学设计 -2026届高考物理一轮复习

课题 一轮复习：3.2牛顿第二定律 教 学 目 标 物理观念 1.理解牛顿第二定律的基本内容，掌握公式F＝ma的物理意义，能够从力和加速度的矢量性、瞬时性、同体性等角度深入理解其内涵；明确加速度是力作用的结果，力是产生加速度的原因。 2.能够结合实际情境判断物体的受力情况，并利用牛顿第二定律计算加速度或合力，理解质量作为惯性量度的物理意义。 3.掌握超重、失重与完全失重的本质是加速度方向不同导致视重变化，理解在不同运动状态下支持力或拉力与重力的关系，建立正确的力学观念体系。 科学思维 1.能够通过分析典型例题（如弹簧连接体、连接体系统、瞬时加速度问题等），运用逻辑推理和数学建模的方法，将复杂物理问题分解为多个受力与运动阶段，构建清晰的物理图景。 2.掌握“控制变量法”理解a与F、m的关系，运用“等效替代”思想处理多力合成问题，提升抽象概括与模型建构能力。 3.能够通过对比加速度的定义式a＝Δv/Δt与决定式a＝F/m，辨析加速度的来源与测量方式，发展批判性思维和科学论证能力。 科学探究 1.在教师引导下，通过分析雨滴下落、电梯运动、弹簧小球压缩等真实情境，提出“加速度如何变化？”“力如何突变？”等驱动性问题，开展探究性学习。 2.利用图像分析法（v-t图、a-t图）探究物体运动规律，结合牛顿第二定律定量分析不同阶段的受力与加速度关系，提升数据处理与图像解读能力。 3.通过小组合作讨论瞬时加速度问题（如细线剪断瞬间），设计受力分析方案，验证弹簧弹力不能突变而绳弹力可突变的物理规律，体验科学探究过程。 科学态度与责任 1.在解决实际问题中养成严谨求实的科学态度，尊重实验事实与理论推导的一致性，避免主观臆断。 2.认识到牛顿第二定律在航天、交通、建筑等领域的广泛应用，体会物理知识对科技进步和社会发展的推动作用，增强社会责任感。 3.在合作学习中培养团队协作精神，尊重他人观点，勇于表达自己的见解，形成良好的科学交流习惯。 教学重点 1.深刻理解牛顿第二定律F＝ma的矢量性、瞬时性、同体性与独立性，能准确应用于各类力学情境中进行定量计算与定性分析。 2.掌握超重、失重现象的判断方法，理解其本质是加速度方向不同导致支持力或拉力发生变化，而非重力改变。 教学难点 1.瞬时加速度问题中弹簧与细绳弹力变化特性的辨析，特别是剪断细线瞬间系统各部分加速度的求解，需结合“突变”与“不变”的物理本质进行受力分析。 2.在非平衡状态下对连接体系统进行整体与隔离法的灵活运用，尤其是在多个物体相互作用时正确建立牛顿第二定律方程组。 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具 多媒体课件、动画演示视频、弹簧与小球实物模型、手机加速度传感器演示装置 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、情境导入，回顾定律核心内容 一、创设真实情境，激发认知冲突 （1）播放电梯加速度传感器数据视频 教师播放一段事先录制的电梯运行过程中手机加速度传感器的数据图像，图像显示加速度随时间变化，有正有负。 提问：“同学们观察这个a-t图像，电梯在哪些时间段加速上升？哪些时间段减速下降？当加速度为正时，人对电梯地板的压力是大于还是小于自身重力？” 引导学生回忆超重与失重现象，引出本节课复习的核心——牛顿第二定律在非平衡状态下的应用。 （2）回顾牛顿第二定律基本内容 教师课件展示牛顿第二定律原文表述：“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。”并写出表达式F＝ma。 强调该公式为矢量式，要求学生注意方向一致性。进一步提问：“F是指什么力？m是哪个物体的质量？a又对应谁的加速度？”引导学生明确“同体性”原则，即F、m、a必须对应同一研究对象。 （3）辨析常见误区，强化概念理解 教师出示判断题：“由m＝F/a可知，物体的质量与其所受合外力成正比，与其加速度成反比。” 让学生判断正误并说明理由。 引导学生认识到质量是物体本身的属性，不随F和a变化，此式仅用于计算，不能反推因果关系。 再出示：“F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。” 让学生确认正确性，强调加速度方向决定于合力方向，而非速度方向。 1.观看视频，结合生活经验判断电梯运动状态及人体感受。 2.回忆并复述牛顿第二定律内容，理解F＝ma的物理含义。 3.思考判断题，辨析质量与力、加速度的关系，纠正错误观念。 4.明确“同体性”“矢量性”等基本特性，建立正确物理认知框架。 二、深化理解，对比加速度表达式 二、剖析加速度两种表达式的本质区别 （1）区分定义式与决定式 教师板书两个表达式：和。 提问：“这两个公式有何不同？”引导学生分析前者为加速度的定义式，仅用于测量或计算加速度大小，a与Δv、Δt无必然因果联系；后者为决定式，表明加速度是由合外力和质量共同决定的，a∝F，a∝1/m。 举例说明：即使速度很大（如高速飞行的飞机），若合力为零，则加速度为零；即使速度很小，只要有合力作用，就会产生加速度。 （2）结合例题深化理解 教师展示例题：“某同学为研究雨滴下落规律查阅资料，了解到：较大的雨滴可视为从1000m高空由静止开始下落，空气阻力与速度大小成正比，落地速度为4m/s。请分析雨滴下落过程中速度和加速度的变化，并定性作出v-t图像。” 引导学生思考：初始阶段雨滴受力情况如何？随着速度增大，阻力如何变化？根据牛顿第二定律mg－kv＝ma，加速度如何变化？何时达到匀速？ 最终引导学生得出结论：雨滴先做加速度减小的加速运动，当阻力等于重力时，加速度为零，进入匀速直线运动状态。v-t图像为一条斜率逐渐减小趋于水平的曲线。 （3）结合例题深化对弹簧理解 教师展示例3： 【例3】如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，一小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度(在弹性限度内)，不计空气阻力。则(　　) A.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的加速度不断增大 B.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的速度先增大后减小 C.从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的机械能守恒 D.小球在最低点时所受的弹力大小等于其所受的重力大小 引导学生分析： 小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，受重力和弹簧弹力作用，弹力从零逐渐增大，开始阶段弹力小于重力，小球合力向下，做加速运动，当弹力等于重力时，所受合外力为零，加速度为零，之后弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，故小球加速度先减小后增大，速度先增大后减小，A错误，B正确；小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能减少，转化为弹簧弹性势能，C错误；小球在最低点时所受的弹力大小大于其所受的重力大小，D错误。 1.对比两个加速度表达式，理解其物理意义的不同。 2.分析雨滴下落实例，讨论受力与运动关系。 3.尝试绘制v-t图像，体会加速度变化对速度曲线的影响。 4.理解“决定式”反映因果关系，“定义式”反映测量方式。 三、突破难点，探究瞬时加速度问题 三、聚焦典型模型，攻克瞬时加速度难题 （1）引入弹簧与细绳弹力突变特性 教师提问：“为什么绳或杆中的弹力能发生突变，而弹簧（两端固定）中的弹力不能发生突变？” 引导学生思考形变恢复时间问题。 解释：绳或杆形变极小，恢复原状无需时间，故弹力可瞬间改变；弹簧形变明显，恢复需要时间，因此弹力具有“连续性”，不能突变。这一特性是解决瞬时加速度问题的关键。 （2）分析例5：剪断细线瞬间的加速度 教师展示例5图示： 【例5】如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为(　　) A.g，1.5g　　B.2g，1.5g　　C.2g，0.5g　　D.g，0.5g 引导学生分步分析： 剪断前，对B、C、D整体受力分析， A、B间轻弹簧的弹力FAB＝(3m＋2m＋m)g＝6mg 对D受力分析，C、D间轻弹簧的弹力FCD＝mg 剪断后，对B：FAB－3mg＝3maB解得aB＝g，方向竖直向上 对C：FDC＋2mg＝2maC，且FCD＝FDC 解得aC＝1.5g，方向竖直向下，故选A。 （3）拓展训练：若C、D间为细线 教师提出拓展问题：“若C、D间是用细线连接的，剪断B、C间细线瞬间，求C的加速度及C、D间细线拉力。” 引导学生假设拉力为T，两球加速度相同。 剪断B、C间细线瞬间，两球运动状态相同， 对C：2mg+T=2ma ① 对D：mg-T=ma ② 联立①②可得：a=g，T=0。 说明此时细线松弛，无拉力。 1.理解弹簧与细绳弹力变化特性的差异。 2.参与例5分析，掌握“剪断瞬间弹力是否突变”的判断方法。 3.进行受力分析，列出牛顿第二定律方程求解加速度。 4.完成拓展练习，提升对连接体系统瞬时问题的处理能力。 四、综合应用，解析连接体与超重失重 四、整合知识体系，提升综合解题能力 （1）解析例4：轻绳中点受力下的连接体加速度 教师展示例4图示： 【例4】如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为(　　) A.　　B.　　C.　　D. 引导学生分析： 当两球运动至二者相距L时，如图所示， 由几何关系可知sinθ＝ 由数学知识可知cosθ＝， 设绳子拉力为FT，对结点O， 由平衡条件：水平方向有2FTcosθ＝F， 解得FT＝F 对任意小球由牛顿第二定律有FT＝ma 解得a＝，故A正确，B、C、D错误。 （2）分析例6与例7：超重失重的实际应用 【例6】某同学体重50kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是(　　) A.3~5s该同学处于失重状态 B.9~11s电梯向下加速运动 C.该同学受到的最小支持力约为30N D.该同学受到的最大支持力约为530N 教师展示例6电梯加速度图像，引导学生逐段分析：3~5s加速度为正，向上加速或向下减速，处于超重状态；9~11s加速度为负，若初速度向上则为向上减速，仍向上运动。 计算最小支持力：a＝－0.6m/s²时，Nmin－mg＝ma1，解得Nmin＝470N，故C错误；4s时a2＝0.6m/s2，该同学受到的支持力最大，Nmax－mg＝ma2，解得Nmax＝530N，故D正确。 【例7】学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为9.8m/s2。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为　　N(结果保留1位小数)；  (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N，则此段时间内物体处于　　(填“超重”或“失重”)状态，电梯加速度大小为　　m/s2(结果保留1位小数)。 对例7，引导学生读数弹簧测力计示数为5.0N（物体重力），电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N，小于物体的重力，可知此段时间内物体处于失重状态；G＝mg＝5.0N 根据牛顿第二定律mg－FT＝ma 代入数据联立解得电梯加速度大小a≈1.0m/s2。 五、单位制的应用：比例系数的单位推导 （1）回顾单位制构成 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克(公斤) kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 物质的量 n，(ν) 摩[尔] mol 发光强度 I，(Iv) 坎[德拉] cd 教师强调：国际单位制中力学基本单位为 m、kg、s。导出单位由物理公式推导得出。 （2）解析安培力公式 【例8】安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为ΔF＝k。比例系数k的单位是(　　) A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2) C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3) 引导学生分析： 根据题干公式ΔF＝k整理可得k＝，代入相应物理量单位可得比例系数k单位为＝kg·m/(s2·A2)，故选B。 （3）强调量纲一致性在物理中的重要性 任何物理公式左右两边单位必须一致，这是检验公式正确性的基本方法。 1.分析连接体系统中力的传递与分解。 2.运用几何关系求角度，结合平衡条件与牛顿定律求解。 3.根据加速度方向判断超重失重状态。 4.利用牛顿第二定律计算支持力或加速度，提升综合应用能力。 板书设计 教学反思 1.本节课通过真实情境导入，有效激发了学生的学习兴趣，尤其是手机传感器数据的展示，增强了物理与生活的联系。但在瞬时加速度环节，部分学生对“弹簧弹力不能突变”的理解仍停留在记忆层面，缺乏深层机制的认识。今后可增加慢动作动画演示弹簧压缩与释放过程，帮助学生直观感受形变恢复的时间延迟，从而真正理解“连续性”原理。 2.在连接体问题的教学中，虽然通过例4讲解了力的分解与合成，但仍有学生在建立方程时混淆了结点与小球的受力对象。说明“隔离法”的应用仍需加强训练。建议在后续练习中增设更多层次分明的连接体题目，先从简单两体系统入手，逐步过渡到多体复杂系统，强化学生的建模能力与逻辑思维。 3.超重失重部分学生掌握较好，能准确根据加速度方向判断状态，并进行定量计算。但个别学生仍将“失重”误解为“重力减小”，反映出对“视重”与“实重”概念区分不清。今后应在教学中更加强调“重力不变，支持力变化”的核心观点，可通过类比“体重秤读数变化”等生活实例加深印象，避免概念混淆。 学科网（北京）股份有限公司 $$