4.3牛顿第二定律 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

《牛顿第二定律》教学设计 【课题】牛顿第二定律 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第一章第三节 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 学生在上一节学习了加速度与力、质量的比例关系，本节选用合适的器材（数 字化实验）更加精确地研究加速度与力、质量的定量关系。通过“文字、函数和表达式”建立牛顿第二定律的规律。融合信息技术与物理学习，引导学生利用信息技术提升物理学习的能力。培养学生执着追求真理的科学精神和尊重客观事实，实事求是的科学态度。 2. 课程标准对本节的要求 内容要求：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。 教学提示：引导学生运用控制变量等研究方法设计实验方案，学会分析和处理实验数据的方法，提高科学探究能力。 学业要求：会做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”等实验。能明确科学探究实验所要解决的问题，知道制定实验方案是重要的，有控制变量的意识。会使用基本力学实验器材获取数据，能用物理图像描述实验数据，能根据数据得出实验结论，知道实验存在误差。能表达科学探究过程和结果。 3. 教材内容安排 本节课借助数字采集器测出任意时刻加速度与力、质量之间的关系。首先 控制变量，利用位移传感器，将滑块的信息采集后，经计算机计算出各点的速度，做出v-t图像，很直观地可以看出v-t图像是过原点的一条直线，得出实验结果，加速度与物体所受合外力成正比，与物体质量成反比。通过“文字，函数和图像”三种表达方式，建立牛顿第二定律的规律。学习牛顿第二定律后，提供一道应用牛顿第二定律处理物理问题的例题，让学生初步了解应用牛顿第二定律解决问题的基本思路和一般方法。 4. 教材的特点 ①重视探究能力的培养和应用信息技术、灵活选用合适的器材获得实验数据，能用多种方法分析数据，发现规律。得出合理结论的角度出发，教材采用数字采集器，结合计算机辅助和以前学过的v-t图像相关知识，为学生提供一个灵活选用和能用多种方法分析数据的参考案例。②通过“文字，函数和图像”三种表达式建立牛顿第二定律，厘清其中的逻辑关系。 5. 对教材的处理 通过数字化实验更加精确研究加速度与力、质量的定量关系，利用数字采集 器，借助计算机进行处理，本实验利用位移传感器，经计算机算出各点的速度，并作出v-t图像的物理意义，可以看出v-t图像是过原点的一条直线。 ①梳理实验结论：当保持物体质量不变时，a∝F;当保持物体所受力不变时，a∝1/m。对这两个结论进行综合：a∝F/m；教学中要教会学生用文字对这种综合结论进行表达，在某种程度上，文字方便学生理解所表达的内容。 ②引入比例系数为k的数学处理方法，将比例式a∝F/m变成a=ｋF/m ③由a=ｋF/m过渡到a＝F/m，函数表达式可以直观反映各物理量的关系。强调物理量的单位必须有严格的客观标准。规定力的单位为牛顿，这样可以使公式更加简便。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 学生上一节内容学习加速度与力、质量的比例关系。对物理知识解题有了一定的认识和基础。 2. 学生的心理特点 学生对数字采集器在探究物理规律中的作用与价值充满好奇心。 3. 学生的认识特点及困难 导出牛顿第二定律的表达式涉及数学方法，也涉及单位制。对数字采集器的工作原理和方法不熟悉。 【教学目标】 1. 物理观念 理解加速度与物体受到合外力,物体质量的定量关系； 理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律的表达式的确切含义。 2. 科学思维 学习用数学公式表示实验规律的方法。 3. 科学探究 会选用合适的器材（数字化实验）更加精确地研究加速度与力、质量的定量关系。经历从实验到结论的全过程，理解和体会科学的研究方法。 4. 科学态度与责任 ①经历定性、定量的研究过程，培养学生执着追求真理的科学精神和尊重客 观事实、实事求是的科学态度。 ②通过探究力与运动的关系，使学生或得成功的喜悦，培养学生学习物理的 兴趣和信心。 【教学重点】 牛顿第二定律的内容及表达式的确切含义。 【教学难点】 牛顿第二定律的表达式的导出。 【教学策略设计】 教学理念及思想 教学的指导思想是以教师为主导，学生为主体的教学方法．教师的教是外因，学生的学是内因，外因通过内因才起作用，进而培养学生的物理核心素养． 1. 教学组织形式 班级实验授课和分组教学法相结合． 2. 教学方法 运用问题驱动法以气垫导轨的实验的设计步骤中的问题为核心来规划学习内 容．通过讲授和实验操作法相结合，充分发挥学生的自主性．采用小组合作的形式、课题研究的方式，在教师的指导下进行探究性学习． 3. 学法指导 让学生通过讨论与交流，设计实验方案，选择实验器材，记录和处理实验数 据，总结实验结果；最后在教师的指导下，分析实验误差的原因，思考和提出改进方案． 4. 教学媒体设计 多媒体教学平台、教学一体机、平板教学等 【教学流程图】 培养学生发现和提出问题的能力 回顾上节课的实验结论 温故知新，提出主题 学生体会数理结合的魅力 精确地探究牛顿第二定律 实验探究：数字传感器 用牛顿第二定律分析生活中真实情境 获得在实际情境中分析问题的经验 学以致用，融会贯通 培养学生抽象概括的能力。 总结牛顿第二定律的性质 提炼概括，总结性质 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 学生学习活动 教师活动 设计意图 温故知新，提出问题。 实验探究：利用数字传感器精确的测量物体的加速度。 例题： 一辆质量为1X103kg 的汽车，经过10s由静止沿直线匀加速到30m/s。求汽车所受合力。 认识牛顿第二定律的性质。 分析生活中的现象。 回顾上节课所学的探究实验： 质量不变，加速度a与合力F成正比。 数学表达式a∝F； 作用力不变，物体的加速度a与其质量成反比， 用数学表达式 a∝1/m。 思考本节课所要解决问题。 分组讨论交流，在教师的引导下，设置实验方案：使用位移传感器的气垫导轨装置记录下滑块运行过程中位移随时间的变化情况，然后由计算机软件算出各点速度的大小并作出v-t图像。 在老师的引导下总结数字化实验的结果实： ①质量不变，加速度a与合力 F成正比。 数学表达式 a∝F； ②作用力不变，物体的加速度a与其质量成反比， 用数学表达式 a∝1/m。 思考，解答题目。 在老师的引导下，解答： 由运动学公式 牛顿第二定律 F=ma联立代入数据： 即汽车所受的合力为 分析思考，交流讨论 两个加速度公式的区别 (1)a=是加速度的定义式,是比值法定义的物理量,a与v、Δv、Δt均无关。　 (2)a=是加速度的决定式,加速度由物体受到的合外力和其质量共同决定。m一定,a∝F;F一定,a ∝。 思考，交流讨论 回答：没有矛盾。牛顿第二定律F=ma中的F指的是合力。 我们提不动一个重物，重物所受合力为零。 提出问题：上节课气垫导轨的实验，实验前提有个基本的假设，就是滑块做匀加速直线运动。实际情况是否真的如此，加速度与力，质量的关系，那么，有什么办法可以精确直观地验证这一关系呢？ 引导学生通过控制变量法设置实验步骤： ①滑块质量不变时，改变拉力F，可得到滑块的速度随时间变化的关系： 分析实验现象：a∝F ②保持拉力F不变,改变滑块质量m,可得到滑块的速度随时间变化的关系： 分析实验现象：a∝1/m 提出问题：通过数字化实验的结果进行分析，我们可以得出一个什么样的结论呢？ 问题2：此外，物体的加速度，所受作用力与其质量三者之间的关系，能否用一个简单的数学表达式表示出来呢？ 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. 由a∝F和 a∝1/m两条表达式可以得出a∝kF/m,进而确定比例系数k的数学处理方法。得到a=kF/m。通过以下两点来确定k值的方法： ①1kg质量和1m/s2加速度都已有客观测量标准。 ②规定力的单位牛顿，其好处是能使k=1,使公式最简单。 引导学生解答题目。 提出问题：如何理解牛顿第二定律，它有什么性质呢？ 提出问题： 两个加速度公式a=和a=的区别？ 提出问题：从牛顿第二定律可知，无论怎样大小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用力提一个很重的物体时，我们却提不动它。这跟牛顿第二定律有无矛盾？为什么？ 培养学生发现和提出问题的能力，依照物理事实运用逻辑推理确立各物理量之间的关系，培养科学论证和解释的能力。 学生在小组讨论与交流，分享自己的观点，增强学生合作的意识，体会科学研究中相互合作的重要性。 让学生体验物理学的研究方法，用v-t图像研究物体的运动是高中阶段重要的方法，学生体会数理结合的魅力。 学生感受物理学的研究方法，体验归纳法，培养学生的推理论证的能力。 体验建立物理公式的方法，理解力和运动的统一性。 设计意图：结合具体的实际情境，培养学生应用物理解决具体问题的能力。经典例题，突破重难点，使物理观念内化于心。 创设真实的问题情境，列表格总结牛顿第二定律的五个性质，帮助学生建立牛顿第二定律的物理规律，培养学生抽象概括的能力。 创设真实的问题情境，认识科学的本质，培养学生从物理学视角观察身边的现象。逐步形成探索自然的内在动力。 【板书设计】 §4.3牛顿第二定律 1如何用简洁的表达式描述加速度与力，质量之间的定量关系？ 2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. 9 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $