4.3 牛顿第二定律 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦牛顿第二定律核心知识点，通过上节课“加速度与合外力、质量关系”的探究实验结论为支架，引导学生从比例式推导数学表达式，结合国际单位制定义牛顿，自然衔接定律内容与公式。 此资料深度融合核心素养，科学思维上用控制变量法分析多因素问题，结合例2辨析“推桌子不动”现象培养科学论证能力；科学探究中指导学生处理纸带数据、绘制a-F图像归纳规律。实例教学（如例1分析撤力后合力为零）突破难点，助学生构建运动与相互作用观念，为教师提供探究式教学流程，提升课堂效率。

4.3牛顿第二定律教案 毕节市实验高级中学 聂鹏 1、 教材分析 牛顿第二定律是动力学部分的核心内容，它具体地、定量地回答了物体运动状态的变化率，即加速度与它所受外力的关系，以及加速度与物体自身的惯性——质量的关系；况且此定律是联系运动学与力学的桥梁，它在中学物理教学中的地位和作用不言而喻，所以本节课的教学对力学是至关重要的.本节课是在上节探究结果的基础上加以归纳总结得出牛顿第二定律的内容，关键是通过实例分析强化训练让学生深入理解，全面掌握牛顿第二定律，会应用牛顿第二定律解决有关问题. 2、 教学目标 物理观念 1. 理解牛顿第二定律的内容，掌握加速度与合外力、质量之间的定量关系，能用F=ma进行简单计算。 2. 认识定律中的因果关系：合外力是产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的量度。 科学思维 1. 经历“提出问题—设计实验—收集数据—分析归纳—得出结论”的完整探究过程，提升科学推理与模型建构能力。 2. 能够运用控制变量法分析多因素影响的问题，理解公式中各物理量的矢量性和瞬时对应关系。 科学探究 1. 能独立完成或小组协作完成“探究加速度与力、质量关系”的实验操作，正确使用打点计时器、小车、滑轮、砝码等器材。 2. 学会处理纸带数据，利用v-t图像求加速度，并绘制a-F、a-1/m图像，从中归纳物理规律。 科学态度与责任 1. 在实验过程中养成实事求是、严谨细致的科学态度，尊重实验数据，勇于修正错误假设。 2. 感受科学家探索自然规律的艰辛历程，体会物理规律的简洁美与普适性，增强探索未知世界的兴趣与责任感。 3、 教学重点 牛顿第二定律应用 4、 教学难点 牛顿第二定律的意义 5、 教学过程 一、牛顿第二定律 师：通过上一节课的实验，我们得出来实验结论了：物体的加速度大小与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比． 师：如何用数学式子把以上的结论表示出来? 生： ①a∝F ②a∝F/m 结论a∝F/m 师：如何把以上式子写成等式? 生：需要引入比例常数k a＝kF/m 师：我们可以把上式再变形为F=kma． 上面这个式子里含有了引入比例常数k，怎样把它简化呢？ 前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿．但是牛顿这个单位是怎么得来的，牛顿第二定律就给我们提供了重要的方法。 回顾历史，其实在十七世纪，牛顿所处的时代，我们人类还没有规定多大的力为力的单位，物理科学发展一定程度后，虽然对力的单位也有所描述，但都没有统一，让国际交流合作变得繁难。随着科学的发展到1960年国际计量大会各个国家的共同努力下，统一了单位。 国际单位中力的单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m／s2的加速度时，受到的力为一个单位力，而一个单位的力用什么单位呢，为了纪念伟大的物理学家牛顿，就用他的首写字母表示，即1 N=1 kg·m／s2． 可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F＝ma 这就是牛顿第二定律的数学表达式． 师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验和大家所学的向量关系（a=kb），探究它们的方向关系如何? 生：质量m是标量，没有方向．合力的方向与加速度方向相同． 师：对，我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢? 生：物体的加速度跟所受的力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟力的方向相同． 师：不错，可物体受到的力一般都不是一个，此时的牛顿第二定律就要推广，当多个力时，要怎么处理呢？ 生：此时牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力． [讨论与交流] 例1一个物体质量为5 kg静止在光滑水平面上，某一时刻开始受到一个大小为5 N，方向向右的恒定外力作用。 ①求物体的加速度． ②若2 s后撤去外力，物体的加速度是多少?物体2 s后的运动情况如何? 学生讨论 师：请同学们踊跃回答这个问题． 生：根据牛顿第二定律F＝ma，可得a=F/m，代入数据可得a＝lm／s2，2s后撤去外力，物体所受的力为零，所以加速度为零．由于物体此时已经有了一个速度，所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态． 师：刚才这位同学说2s后物体不再受力，那么他说的对不对呢? 生：不对．因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力． 师：那么在这种情况下的加速度又是多少呢? 生：仍然是零，因为重力和支持力的合力为零，牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力． 师：非常好．以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理． [讨论与交流] 学生进行分组讨论 师：请同学们踊跃回答这个问题． 例2从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个微小的力去推很重的桌子时，却推不动它，这是因为（ ） A．牛顿第二定律不适用于静止的物体 B．推力小于静摩擦力，加速度是负的 C． 桌子的加速度很小，速度增量极小，眼睛不易觉察到 D．桌子所受的合力为零 答案：D 师：根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾? 生：不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力． 师：如果物体受几个力共同作用，应该怎样求物体的加速度呢? 生：先求物体几个力的合力，再求合力产生的加速度． 师：好，我们看下面一个例题． 多媒体展示例题 【典型例题】 例3一辆质量为1000kg的小汽车以20m/s的速度行驶，关闭发动机，经过20s匀减速停下来，假定行驶过程中汽车受到的阻力不变。 （1）需要的阻力是多大？ （2）重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？ 解析：以运动方向为x轴正方向，建立如图坐标系 （1）汽车减速时的情况，设阻力大小为f 运动： 由牛顿第二定律： 解得： 即：阻力大小为1000N,方向与运动方向相反。 （2） 汽车重新起步加速时的情况 由牛顿第二定律，得 即：加速度大小为，方向与运动方向相同。 归纳解题步骤： 1．确定研究对象． 2．分析物体的受力情况和运动情况，确定正方向，画出研究对象的受力分析图． 3．求出合力．注意用国际单位制统一各个物理量的单位． 4．根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解． 师：牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题． [课堂训练] 1.在牛顿第二定律公式F＝kma中，有关比例常数k的说法正确的是： A.在任何情况下都等于1 B.k值是由质量、加速度和力的大小决定的 C.k值是由质量、加速度和力的单位决定 D.在国际单位制中，k的数值一定等于1 2．设洒水车的牵引力不变，所受阻力与车重成正比，洒水车在平直路面上行驶原来是匀速的，开始洒水后，它的运动情况将是( ) A．继续作匀速运动． B．变为作匀加速运动． C．变为作变加速运动． D．变为作匀减速运动． 3、一个物体受到F1=4 N的力，产生a1=2 m/s2的加速度，要使它产生a2=6 m/s2的加速度，需要施加多大的力？ 4．水平桌面上质量为1kg的物体受到2N的水平拉力，产生1.5m/s2的加速度。 （1）物体所受摩擦力为多大？ （2）若水平拉力增至4N，则物体将获得多大的加速度？ 6、 板书设计 ( F=kma )m一定 F∝a F一定 a ∝1/m 内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟质量成反比。 加速度的方向跟作用力方向相同。 牛顿第二定律 数学表达式：F合= ma 力的单位：1N=1 kg·m/s2 应用：（1）已知运动求力（2）已知力求运动 7、 课堂小结 本节课通过对上节课探究实验得到的结论进行归纳总结引出牛顿第二定律.牛顿第二定律的内容、比例式本身较简单，但对牛顿第二定律深层理解和具体应用对学生来说有一定困难.本节课是通过多举有针对性的实例，通过对实例的细致分析来突破这些困难的.在整个教学过程中，充分放手让学生利用集体的智慧，努力使学生成为知识的 “发现者”，课堂教学的主题。同时将教学活动变成了学生的一种创造活动，培养了学生的创造思维，创造力 。 3 学科网（北京）股份有限公司 $