牛頓第二定律教案。
俗話說(shuō),不打無(wú)準(zhǔn)備之仗。身為一位人民教師,我們都希望孩子們能學(xué)到知識(shí),為了給孩子提供更高效的學(xué)習(xí)效率,教案是個(gè)不錯(cuò)的選擇,有了教案才能有計(jì)劃、有步驟、有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。那么一篇好的幼兒園教案要怎么才能寫(xiě)好呢?下面由小編幫大家編輯的《牛頓第二定律教案十篇》,相信一定會(huì)對(duì)你有所幫助。
《牛頓第二定律》教案
【教學(xué)目標(biāo)】:1理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用范圍2學(xué)會(huì)分析兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題.
【教學(xué)重點(diǎn)】:理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用范圍
【教學(xué)難點(diǎn)】:學(xué)會(huì)分析兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題.
【教學(xué)方法】:講練結(jié)合一、牛頓第二定律
[基礎(chǔ)導(dǎo)引]
由牛頓第二定律可知,無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度,可是,我們用力提一個(gè)很重的箱子,卻提不動(dòng)它.這跟牛頓第二定律有沒(méi)有矛盾?應(yīng)該怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象?
[知識(shí)梳理]
.內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成________、跟它的質(zhì)量成________,加速度的方向跟____________相同.
2.表達(dá)式:________
3.適用范圍
牛頓第二定律只適用于________參考系.
牛頓第二定律只適用于________物體、低速運(yùn)動(dòng)的情況.
二、兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
[基礎(chǔ)導(dǎo)引]
以1/s的速度行駛的無(wú)軌電車(chē),在關(guān)閉電動(dòng)機(jī)后,經(jīng)過(guò)10s停了下來(lái).電車(chē)的質(zhì)量是40×103g,求電車(chē)所受的阻力.
[知識(shí)梳理]
.動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題
由受力情況判斷物體的____________
由運(yùn)動(dòng)情況判斷物體的____________.
2.解決兩類(lèi)基本問(wèn)題的方法:以__________為橋梁,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和____________________列方程求解.
:解決兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是什么?
三、力學(xué)單位制
[基礎(chǔ)導(dǎo)引]
如果一個(gè)物體在力F的作用下沿著力的方向移動(dòng)了一段距離l,這個(gè)力對(duì)物體做的功=Fl我們還學(xué)過(guò),功的單位是焦耳.請(qǐng)由此導(dǎo)出焦耳與基本單位米、千克、秒之間的關(guān)系.
[知識(shí)梳理]
.單位制由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成.
2.力學(xué)單位制中的基本單位有________、________、時(shí)間.
3.導(dǎo)出單位有________、________、________等
探究一 牛頓第二定律的理解
例1
牛頓第二定律導(dǎo)學(xué)案如圖所示,自由下落的小球下落一段時(shí)間后,與彈簧接觸,從它接觸彈簧開(kāi)始,到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中,小球的速度、加速度的變化情況如何?
牛頓第二定律導(dǎo)學(xué)案總結(jié)
利用牛頓第二定律分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
a是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁,根據(jù)受力條,確定加速度,以加速度
確定物體速度和位移的變化.
一、教學(xué)目標(biāo)
1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式;
2、理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系
3、知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓“是怎樣定義的。
二、教學(xué)重點(diǎn)
1、知道決定物體加速度的因素、
2、加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的探究過(guò)程
三、教學(xué)難點(diǎn)
1、理解牛頓第二定律各個(gè)物理量的意義和聯(lián)系
2、牛頓第二定律的應(yīng)用
四、教學(xué)方法
在探究過(guò)程中,滲透科學(xué)研究方法如:控制變量法、實(shí)驗(yàn)歸納法、圖象法等
五、教學(xué)過(guò)程
1、知識(shí)回顧
物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,即產(chǎn)生加速度。
問(wèn)學(xué)生:加速度的大小與那些因素有關(guān)呢?
學(xué)生回答:力還有物體質(zhì)量
思考:力是促使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因,力似乎“促使”加速度的產(chǎn)生。質(zhì)量是物體慣性的量度,而慣性是保持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì),所以質(zhì)量似乎是阻礙“加速度”的產(chǎn)生。
猜想:加速度可能與力、質(zhì)量有關(guān)系。
結(jié)合實(shí)際:
小汽車(chē):質(zhì)量小,慣性小,啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)容易改變。
火車(chē):質(zhì)量大,慣性大,動(dòng)力大,啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)難改變。
2、回憶課本所研究的內(nèi)容
(1)、質(zhì)量m一定,加速度a和力F的關(guān)系。
處理數(shù)據(jù):得出結(jié)論:當(dāng)m一定時(shí),a和F成正比,
即:a F
SHAPE MERGEFORMAT
(2)、力F一定時(shí),加速度a和質(zhì)量m的'關(guān)系
SHAPE MERGEFORMAT
得出結(jié)論:當(dāng)力F一定,加速度a和質(zhì)量m成反比,即:a 。
3、引出牛頓第二定律
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都能得出同樣的結(jié)論,由此可以得出一般性的規(guī)律:物體加速度的大小跟它所受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同,這就是牛頓第二定律。
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式、
2、理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系、
3、知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的
4、會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算、
過(guò)程與方法
1、通過(guò)對(duì)上節(jié)課實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié),歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系,進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律,體會(huì)大師的做法與勇氣、
2、培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力、
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、滲透物理學(xué)研究方法的教育、
2、認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法、
3、通過(guò)牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、
教學(xué)重點(diǎn)
牛頓第二定律的特點(diǎn)、
教學(xué)難點(diǎn)
1、牛頓第二定律的理解、
2、理解k=1時(shí),F(xiàn)=ma、
教具準(zhǔn)備
多媒體課件
課時(shí)安排
1課時(shí)
教學(xué)過(guò)程
[新課導(dǎo)入]
師:利用多媒體播放上節(jié)課做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程,引起學(xué)生的回憶,激發(fā)學(xué)生的興趣,使學(xué)生再一次體會(huì)成功的喜悅,迅速把課堂氛圍變成研究討論影響物體加速度原因這一課題中去、
學(xué)生觀看,討論上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、
師:通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn),我們知道當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系?
生:當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的作用力成正比、
師:當(dāng)物體所受力不變時(shí)物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系?
生:當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比、
師:當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時(shí),物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關(guān)系呢?
[新課教學(xué)]
一、牛頓第二定律
師:通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn),我們?cè)僖淮巫C明了:物體的加速度與物體的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比、
師:如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來(lái)?
生:a∝
師:如何把以上式子寫(xiě)成等式?
生:需要引入比例常數(shù)k a=k
師:我們可以把上式再變形為F=kma、
選取合適的單位,上式可以簡(jiǎn)化、前面已經(jīng)學(xué)過(guò),在國(guó)際單位制中力的單位是牛頓、其實(shí),國(guó)際上牛頓這個(gè)單位是這樣定義的:質(zhì)量為1 kg的物體,獲得1 m/s2的加速度時(shí),受到的合外力為1 N,即1 N=1 kgm/s2
可見(jiàn),如果各量都采用國(guó)際單位,則k=1,F(xiàn)=ma
這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、
師:牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系,還描述了它們的方向關(guān)系,結(jié)合上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的探究,它們的方向關(guān)系如何?
生:質(zhì)量m是標(biāo)量,沒(méi)有方向、合力的方向與加速度方向相同、
師:對(duì),我們?nèi)绾斡谜Z(yǔ)言把牛頓第二定律表達(dá)出來(lái)呢?
生:物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同、
師:加速度的方向與合外力的方向始終一致,我們說(shuō)牛頓第二定律具有同向性、
【討論與交流】
(多媒體演示課件)一個(gè)物體靜止在光滑水平面上,從某一時(shí)刻開(kāi)始受到一個(gè)方向向右、大小為5 N的恒定外力作用,若物體質(zhì)量為5 kg,求物體的加速度、若2 s后撤去外力,物體的加速度是多少?物體2 s后的運(yùn)動(dòng)情況如何?
學(xué)生進(jìn)行分組討論
師:請(qǐng)同學(xué)們踴躍回答這個(gè)問(wèn)題、
生:根據(jù)牛頓第二定律F=ma,可得a= ,代入數(shù)據(jù)可得a=1 m/s2,2 s后撤去外力,物體所受的力為零,所以加速度為零、由于物體此時(shí)已經(jīng)有了一個(gè)速度,所以2 s以后物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、
師:剛才這位同學(xué)說(shuō)2 s后物體不再受力,那么他說(shuō)的對(duì)不對(duì)呢?
生:不對(duì)、因?yàn)榇藭r(shí)物體仍然受到重力和水平地面對(duì)它的支持力、
師:那么在這種情況下的加速度又是多少呢?
生:仍然是零,因?yàn)橹亓椭С至Φ暮狭榱?,牛頓第二定律中物體所受的力是物體所受的合力,而不是某一個(gè)力、
師:非常好、以后我們?cè)诶门nD第二定律解題時(shí)一定要注意這個(gè)問(wèn)題,即用物體所受的合力來(lái)進(jìn)行處理、
【課堂訓(xùn)練】
討論a和F合的關(guān)系,并判斷下面哪些說(shuō)法不對(duì),為什么、
A、只有物體受到力的作用,物體才具有加速度
B、力恒定不變,加速度也恒定不變
C、力隨著時(shí)間改變,加速度也隨著時(shí)間改變
D、力停止作用,加速度也隨即消失
答案:ABCD
教師點(diǎn)評(píng):牛頓第二定律是表示力的瞬時(shí)作用規(guī)律,描述的是力的瞬時(shí)作用效果是產(chǎn)生加速度、物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向,是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向來(lái)決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí),它的加速度隨即也要發(fā)生變化,F(xiàn)=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一瞬間成立,加速度與力是同一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)量,即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失、這就是牛頓第二定律的瞬時(shí)性、
師:根據(jù)牛頓第二定律,即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度,那么我們用一個(gè)較小的力來(lái)水平推桌子,為什么沒(méi)有推動(dòng)呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?
生:不矛盾,因?yàn)榕nD第二定律中的力是合力、
師:如果物體受幾個(gè)力共同作用,應(yīng)該怎樣求物體的加速度呢?
生:先求物體幾個(gè)力的合力,再求合力產(chǎn)生的加速度、
師:好,我們看下面一個(gè)例題、
多媒體展示例題
【例1】 一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)、現(xiàn)使其中向東的'一個(gè)力F的值逐漸減小到零,又逐漸使其恢復(fù)到原值(方向不變),則
A、物體始終向西運(yùn)動(dòng)
B、物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)
C、物體的加速度先增大后減小
D、物體的速度先增大后減小
生1:物體向東的力逐漸減小,由于原來(lái)合力為零,當(dāng)向東的力逐漸減小時(shí),合力應(yīng)該向西逐漸增大,物體的加速度增大,方向向西、當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時(shí),物體的合力再次為零,加速度減小、所以加速度的變化情況應(yīng)該先增大后減小、
生2:物體的加速度先增大后減小,所以速度也應(yīng)該先增大后減小、
生3:這種說(shuō)法不對(duì),雖然加速度是有一個(gè)減小的過(guò)程,但在整個(gè)過(guò)程中加速度的方向始終和速度的方向一致,所以速度應(yīng)該一直增大,直到加速度為零為止、
師:對(duì)、一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒(méi)有直接的關(guān)系,只要加速度的方向和速度的方向一致,速度就一直增大、
多媒體展示例題
【例2】 某質(zhì)量為1 000 kg的汽車(chē)在平直路面上試車(chē),當(dāng)達(dá)到72 km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),經(jīng)過(guò)20 s停下來(lái),汽車(chē)受到的阻力是多大?重新起步加速時(shí)牽引力為2 000 N,產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大?(假定試車(chē)過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力不變)
學(xué)生討論解答
生:物體在減速過(guò)程的初速度為72 km/h=20 m/s,末速度為零,根據(jù)a= 得物體的加速度為a=-1 m/s2,方向向后、物體受到的阻力f=ma=-1 000 N、當(dāng)物體重新啟動(dòng)時(shí)牽引力為2 000 N,所以此時(shí)的加速度為a2= =1 m/s2,方向向車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向、
師:根據(jù)以上的學(xué)習(xí),同學(xué)們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟、
生:1、確定研究對(duì)象、
2、分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,畫(huà)出研究對(duì)象的受力分析圖、
3、求出合力、注意用國(guó)際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位、
4、根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解、
師:牛頓第二定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位,希望同學(xué)們能夠理解牛頓第二定律并且能夠熟練地應(yīng)用它解決問(wèn)題、
【課堂訓(xùn)練】
如圖4-3-1所示,一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動(dòng),滑到頂點(diǎn)后又返回斜面底端、試分析在物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中加速度的變化情況、
圖4-3-1
解析:在物體向上滑動(dòng)的過(guò)程中,物體運(yùn)動(dòng)受到重力和斜面的摩擦力作用,其沿斜面的合力平行于斜面向下,所以物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向是平行斜面向下的,與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向相反,物體做減速運(yùn)動(dòng),直至速度減為零、在物體向下滑動(dòng)的過(guò)程中,物體運(yùn)動(dòng)也是受到重力和斜面的摩擦力作用,但摩擦力的方向平行斜面向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑時(shí)小,所以物體將平行斜面向下做加速運(yùn)動(dòng),加速度的大小要比上滑時(shí)小、由此可以看出,物體運(yùn)動(dòng)的加速度是由物體受到的外力決定的,而物體的運(yùn)動(dòng)速度不僅與受到的外力有關(guān),而且還與物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)有關(guān)、
[小結(jié)]
這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了
1、牛頓第二定律:F=ma、
2、牛頓第二定律具有同向性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性、
3、牛頓第二定律解決問(wèn)題的一般方法、
[布置作業(yè)]
教材第85頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)、
[課外訓(xùn)練]
1、設(shè)雨滴從很高處豎直下落,所受空氣阻力f和其速度v成正比、則雨滴的運(yùn)動(dòng)情況是
A、先加速后減速,最后靜止 B、先加速后勻速
C、先加速后減速直至勻速 D、加速度逐漸減小到零
2、下列說(shuō)法中正確的是
A、物體所受合外力為零,物體的速度必為零
B、物體所受合外力越大,物體的加速度越大,速度也越大
C、物體的速度方向一定與物體受到的合外力的方向一致
D、物體的加速度方向一定與物體所受到的合外力方向相同
3、一個(gè)物體正以5 m/s的速度向東做勻速直線運(yùn)動(dòng),從某一時(shí)刻開(kāi)始受到一個(gè)方向向西、大小為3 N的恒定外力作用,若物體質(zhì)量為5 kg,求:2 s末物體的速度、
4、如圖4-3-2所示,底板光滑的小車(chē)上用兩個(gè)量程為20 N、完全相同的彈簧秤甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量1 kg的物塊、在水平地面上當(dāng)小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),兩彈簧秤的示數(shù)均為10 N、當(dāng)小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧秤甲的示數(shù)變?yōu)? N、這時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小是
圖4-3-2
A、2 m/s2 B、4 m/s2
C、6 m/s2 D、8 m/s2
參考答案
1、答案:B
解析:分析雨滴的受力情況,發(fā)現(xiàn)雨滴受豎直向下的重力和向上的空氣阻力,重力的大小方向不變,空氣阻力隨速度的增大而增大,所以物體的加速度a= 應(yīng)該逐漸變小最終為零,此時(shí)雨滴的速度最大,以后雨滴做勻速運(yùn)動(dòng)、
2、答案:D
3、分析與解答:由于物體受到恒定外力是向西的,因此產(chǎn)生恒定加速度的方向也是向西的,與物體初速度方向相反,故物體應(yīng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)、
由牛頓第二定律可知:a= = m/s2=0、6 m/s2
由勻減速直線運(yùn)動(dòng)公式可知:2 s末物體速度為
v2=v0-at=(5-0、6×2) m/s=3、8 m/s
方向向東、
4、解析:因彈簧的彈力與其形變量成正比,當(dāng)彈簧秤甲的示數(shù)由10 N變?yōu)? N時(shí),其形變量減少,則彈簧秤乙的形變量一定增大,且甲、乙兩彈簧秤形變量變化的大小相等,所以,彈簧秤乙的示數(shù)應(yīng)為12 N、物體在水平方向所受到的合外力為F=T乙-T甲=12 N-8 N=4 N、
根據(jù)牛頓第二定律,得物塊的加速度大小為a= = m/s2=4 m/s2、
答案:B
說(shuō)明:無(wú)論題中的彈簧秤原來(lái)處于拉伸狀態(tài)或壓縮狀態(tài),其結(jié)果相同、同學(xué)們可自行通過(guò)對(duì)兩種情況的假設(shè)加以驗(yàn)證、
板書(shū)設(shè)計(jì)
3 牛頓第二定律
內(nèi) 容 物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同
表達(dá)式 F=ma
說(shuō) 明 (1)同向性:加速度的方向與力的方向始終一致
(2)瞬時(shí)性:加速度與力是瞬間的對(duì)應(yīng)量,即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失
(3)同體性:加速度和合外力(還有質(zhì)量)是同屬一個(gè)物體的
(4)獨(dú)立性:當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí),各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的加速度,而物體表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)際加速度是物體所受各力產(chǎn)生加速度疊加的結(jié)果
活動(dòng)與探究
探究活動(dòng)的主題:牛頓第二定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程、
探究過(guò)程:
步 驟 學(xué)生活動(dòng) 教師指導(dǎo) 目的
1、 到圖書(shū)館、上網(wǎng)查閱有關(guān)牛頓發(fā)現(xiàn)牛頓第二定律的書(shū)籍 介紹相關(guān)書(shū)籍
2、培養(yǎng)學(xué)生的思考能力,根據(jù)查閱的資料,確定文章主題和內(nèi)容 解答學(xué)生提出的具體問(wèn)題
3、相互交流活動(dòng)的感受 對(duì)優(yōu)秀文章進(jìn)行點(diǎn)評(píng)
牛頓運(yùn)動(dòng)定律·牛頓第二定律·教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出牛頓第二定律,并使學(xué)生對(duì)牛頓第二定律有初步的理解。
2.通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?.滲透科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、分析、研究等方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.牛頓第二定律本身是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,所以在學(xué)生最初接觸這個(gè)規(guī)律時(shí)就應(yīng)打好基礎(chǔ)。
2.由于采用新的教學(xué)方法,在課堂密度加大的情況下如何完成教學(xué)進(jìn)度,成為教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。
三、教具
1.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)牛頓第二定律器材(木板、小車(chē)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、小筒、細(xì)線、砝碼、天平、刻度尺、紙帶等)。
2.計(jì)算機(jī)及自編軟件,電視機(jī)(作顯示)。3.投影儀,投影片。
四、教學(xué)過(guò)程(一)引入新課
1.復(fù)習(xí)提問(wèn):物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用什么物理量來(lái)描述,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變與何因素有關(guān)?關(guān)系是什么?(學(xué)生回答:物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢用加速度來(lái)描述;加速度與物體質(zhì)量及物體受力有關(guān),關(guān)系是:物體受力越大,物體加速度越大;物體質(zhì)量越大,物體加速度越小。)2.引課提問(wèn):物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間是否存在一定的比例關(guān)系?如果存在,其關(guān)系是什么?請(qǐng)同學(xué)猜一猜。(當(dāng)學(xué)生提出物體加速度可能與物體受力成正比,與物體的質(zhì)量成反比時(shí),教師予以表?yè)P(yáng)。)我們的猜想是否正確呢,需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。這就是我們這節(jié)課所要研究的牛頓第二定律。
(二)教學(xué)過(guò)程 1.實(shí)驗(yàn)介紹 投影:實(shí)驗(yàn)裝置圖
講解:我們用小車(chē)作為研究對(duì)象,通過(guò)在小車(chē)上增減砝碼可以改變小車(chē)質(zhì)量。在小車(chē)上掛一根細(xì)線,細(xì)線通過(guò)定滑輪拴一個(gè)小桶,小桶內(nèi)可以放重物,這時(shí)小車(chē)受到的拉力大致是小桶及重物的重力,我們可以通過(guò)改變小桶內(nèi)的重物來(lái)改變小車(chē)受到的拉力。我們研究小車(chē)的加速度a與拉力F及小車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系時(shí),可先保持M一定,研究a與F的關(guān)系;再保持F一定,研究a與M的關(guān)系。這是物理學(xué)中常用的研究方法。
下面我們先保持小車(chē)質(zhì)量不變,拉力F取幾次不同的數(shù)值,測(cè)出每一次小車(chē)的加速度a,從而研究a與F的關(guān)系。
提問(wèn):如何測(cè)出小車(chē)的加速度?(學(xué)生回答:可用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。)再追問(wèn):測(cè)加速度的公式是什么?(學(xué)生回答公式,若學(xué)生回答不清時(shí),可幫助其答出。)
講解:怎樣才能直觀地反映出a與F是否成正比呢?我們可以借助圖象:用橫軸表示拉力,用縱軸表示加速度,若加速度隨拉力的變化圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,就可以說(shuō)明a與F成正比。我們改變幾次拉力的大小,并測(cè)出每次拉力所對(duì)應(yīng)的小車(chē)加速度,就可以得到幾組數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)圖象中的一個(gè)點(diǎn),根據(jù)這幾個(gè)點(diǎn)就可以連出加速度隨拉力變化的圖象,并根據(jù)圖象作出是否成正比的判斷。
板圖:
講解:在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不可避免的要受到摩擦力的作用,這個(gè)摩擦力也會(huì)影響到小車(chē)的加速度,如何消除摩擦力的影響呢?我們可以把木板的一端墊高,使小車(chē)在沒(méi)有受到拉力時(shí)恰能夠在木板上做勻速運(yùn)動(dòng),就是用重力的下滑分力與摩擦力平衡,這時(shí)再加拉力,小車(chē)的加速度就只由拉力而產(chǎn)生了。
由于一節(jié)課時(shí)間有限,所以我們共同完成這個(gè)實(shí)驗(yàn):每組只做一個(gè)拉力作用下小車(chē)產(chǎn)生加速度的情況,但不同的組取的拉力值不同,如第一組拉力為0.1N、第二組拉力為0.2N、第三組拉力為0.3N??而我們所用的小車(chē)質(zhì)量是相同的,這樣我們把大家的數(shù)據(jù)綜合起來(lái),就得到質(zhì)量相同的小車(chē)在若干個(gè)不同拉力作用下的加速度了。
另外為了節(jié)約時(shí)間,我們采用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)。
開(kāi)機(jī)并講解:這個(gè)數(shù)據(jù)處理軟件功能是這樣的:我們只要把s1、s2、s3、s4、s5、s6及記數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T輸入,計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)算出小車(chē)的加速度a,并且根據(jù)輸入的對(duì)應(yīng)拉力F的數(shù)值,作出a隨F變化的圖線。
2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn):(約8至10分鐘)教師巡視; 提問(wèn):學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)出并輸入計(jì)算機(jī); 操作:由數(shù)據(jù)得出圖線;
講解:由實(shí)驗(yàn)可知,物體的加速度與所受拉力成正比。板書(shū):a∝F 3.實(shí)驗(yàn)介紹
講解:下面再保持拉力不變,研究a與M的關(guān)系。剛才我們猜測(cè)a與M可能是反比關(guān)系,怎樣才能從圖象上反映a與M是否反比呢?我們可以以1/M為橫軸,以a為縱軸,若所得圖線為過(guò)原點(diǎn)的直線,則表明a與1/M成正比,也就是a與1/M成反比。
下面我們?nèi)匀环纸M來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),我們都選拉力為0.1N,通過(guò)在小車(chē)上增加砝碼來(lái)改變小車(chē)質(zhì)量,第一組取小車(chē)的質(zhì)量為0.2kg、第二組取小車(chē)的質(zhì)量為0.3kg、第三組取小車(chē)的質(zhì)量為0.4kg??實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也與剛才相似,只是此時(shí)不再輸入拉力,而是輸入小車(chē)的質(zhì)量M并自動(dòng)換算出質(zhì)量的倒數(shù)1/M,并根據(jù)幾組質(zhì)量值及對(duì)應(yīng)的加速度作出a隨1/M變化的圖線。4.學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn):(約7到8分鐘)教師巡視; 提問(wèn):學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)出并輸入計(jì)算機(jī); 操作:由數(shù)據(jù)得出圖線;
講解:由實(shí)驗(yàn)可知,物體的加速度與物體質(zhì)量成反比。板書(shū):a∝1/M 5.結(jié)論分析
根據(jù)實(shí)驗(yàn)我們證實(shí)了我們的猜想:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體質(zhì)量成反比。這就是著名的牛頓第二定律。
板書(shū):物體的加速度跟作用力成正比,跟物體質(zhì)量成反比。用公式表示為 a∝F/M F∝Ma 若改寫(xiě)為等式,應(yīng)乘一系數(shù)k F=kMa 如果我們把1牛頓定義為:使質(zhì)量1千克的物體產(chǎn)生1米/秒2加速度的力為1牛頓,這時(shí)等式左側(cè)為1,等式右側(cè)為k。也就是說(shuō)我們采用這種定義方式可以使k=1,此時(shí)牛頓第二定律的表達(dá)式為
板書(shū):F=Ma 講解:下面我們對(duì)牛頓第二定律進(jìn)行進(jìn)一步的討論:首先我們可以注意剛才小車(chē)所受到的拉力,實(shí)際是小車(chē)所受到的合外力,所以牛頓第二定律中的F應(yīng)為物體受到的合外力。
板書(shū):(1)F為合外力
其次我們可以注意到小車(chē)的加速度方向與拉力方向是一致的,這就是牛頓第二定律的方向性。
板書(shū):(2)a的方向與 F一致
另外,物體某一時(shí)刻的加速度,只由它此刻的受力決定,而與其他時(shí)刻的受力無(wú)關(guān),這就是牛頓第二定律的即時(shí)性。
板書(shū):(3)即時(shí)性(三)課堂小結(jié):這節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了牛頓第二定律,并且對(duì)這個(gè)規(guī)律有了初步的了解。牛頓第二定律是力學(xué)中的一個(gè)很重要的規(guī)律,今后我們還要進(jìn)一步學(xué)習(xí)和討論。
五、說(shuō)明
1.設(shè)計(jì)思路:本節(jié)課的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)在于更多地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與,使其動(dòng)手動(dòng)腦,以提高其能力。本節(jié)課的關(guān)鍵在于電腦輔助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,提高了課堂密度,有可能在一節(jié)課內(nèi)完成講授與實(shí)驗(yàn)。本節(jié)課設(shè)計(jì)時(shí)隱含了“假說(shuō)”——“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)研究方法,電腦輔助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,烘托了科學(xué)研究氣氛。2.本節(jié)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材即學(xué)生分組驗(yàn)證牛頓第二定律器材,電腦軟件系自制軟件:包括表格(輸入s1至s6及T即可算出a,根據(jù)a和F或1/M的值即可在圖象中描點(diǎn)連線)和圖象,也可以用一些現(xiàn)成的軟件如Excel等。
(北京市第156中學(xué) 王方毅)
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)公式、
2、理解公式中各物理量的意義及相互關(guān)系、
3、知道在國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”是怎樣定義的
4、會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算、
過(guò)程與方法
1、通過(guò)對(duì)上節(jié)課實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié),歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系,進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律,體會(huì)大師的做法與勇氣、
2、培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力、
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、滲透物理學(xué)研究方法的教育、
2、認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法、
3、通過(guò)牛頓第二定律的應(yīng)用能深切感受到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、
教學(xué)重點(diǎn)
牛頓第二定律的特點(diǎn)、
教學(xué)難點(diǎn)
1、牛頓第二定律的理解、
2、理解k=1時(shí),F(xiàn)=ma、
教具準(zhǔn)備
多媒體課件
課時(shí)安排
1課時(shí)
教學(xué)過(guò)程
[新課導(dǎo)入]
師:利用多媒體播放上節(jié)課做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程,引起學(xué)生的回憶,激發(fā)學(xué)生的興趣,使學(xué)生再一次體會(huì)成功的喜悅,迅速把課堂氛圍變成研究討論影響物體加速度原因這一課題中去、
學(xué)生觀看,討論上節(jié)課的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、
師:通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn),我們知道當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與其所受的作用力之間存在什么關(guān)系?
生:當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的作用力成正比、
師:當(dāng)物體所受力不變時(shí)物體的加速度與其質(zhì)量之間存在什么關(guān)系?
生:當(dāng)物體所受的力不變時(shí)物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比、
師:當(dāng)物體所受的力和物體的質(zhì)量都發(fā)生變化時(shí),物體的加速度與其所受的作用力、質(zhì)量之間存在怎樣的關(guān)系呢?
[新課教學(xué)]
一、牛頓第二定律
師:通過(guò)上一節(jié)課的實(shí)驗(yàn),我們?cè)僖淮巫C明了:物體的加速度與物體的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比、
師:如何用數(shù)學(xué)式子把以上的結(jié)論表示出來(lái)?
生:a∝
師:如何把以上式子寫(xiě)成等式?
生:需要引入比例常數(shù)k a=k
師:我們可以把上式再變形為F=kma、
選取合適的單位,上式可以簡(jiǎn)化、前面已經(jīng)學(xué)過(guò),在國(guó)際單位制中力的單位是牛頓、其實(shí),國(guó)際上牛頓這個(gè)單位是這樣定義的:質(zhì)量為1 kg的物體,獲得1 m/s2的加速度時(shí),受到的合外力為1 N,即1 N=1 kgm/s2
可見(jiàn),如果各量都采用國(guó)際單位,則k=1,F(xiàn)=ma
這就是牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、
師:牛頓第二定律不僅描述了F、m、a的數(shù)量關(guān)系,還描述了它們的方向關(guān)系,結(jié)合上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的探究,它們的方向關(guān)系如何?
生:質(zhì)量m是標(biāo)量,沒(méi)有方向、合力的方向與加速度方向相同、
師:對(duì),我們?nèi)绾斡谜Z(yǔ)言把牛頓第二定律表達(dá)出來(lái)呢?
生:物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同、
師:加速度的方向與合外力的方向始終一致,我們說(shuō)牛頓第二定律具有同向性、
【討論與交流】
(多媒體演示課件)一個(gè)物體靜止在光滑水平面上,從某一時(shí)刻開(kāi)始受到一個(gè)方向向右、大小為5 N的恒定外力作用,若物體質(zhì)量為5 kg,求物體的加速度、若2 s后撤去外力,物體的加速度是多少?物體2 s后的運(yùn)動(dòng)情況如何?
學(xué)生進(jìn)行分組討論
師:請(qǐng)同學(xué)們踴躍回答這個(gè)問(wèn)題、
生:根據(jù)牛頓第二定律F=ma,可得a= ,代入數(shù)據(jù)可得a=1 m/s2,2 s后撤去外力,物體所受的力為零,所以加速度為零、由于物體此時(shí)已經(jīng)有了一個(gè)速度,所以2 s以后物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、
師:剛才這位同學(xué)說(shuō)2 s后物體不再受力,那么他說(shuō)的對(duì)不對(duì)呢?
生:不對(duì)、因?yàn)榇藭r(shí)物體仍然受到重力和水平地面對(duì)它的支持力、
師:那么在這種情況下的加速度又是多少呢?
生:仍然是零,因?yàn)橹亓椭С至Φ暮狭榱悖nD第二定律中物體所受的力是物體所受的合力,而不是某一個(gè)力、
師:非常好、以后我們?cè)诶门nD第二定律解題時(shí)一定要注意這個(gè)問(wèn)題,即用物體所受的合力來(lái)進(jìn)行處理、
【課堂訓(xùn)練】
討論a和F合的關(guān)系,并判斷下面哪些說(shuō)法不對(duì),為什么、
A、只有物體受到力的作用,物體才具有加速度
B、力恒定不變,加速度也恒定不變
C、力隨著時(shí)間改變,加速度也隨著時(shí)間改變
D、力停止作用,加速度也隨即消失
答案:ABCD
教師點(diǎn)評(píng):牛頓第二定律是表示力的瞬時(shí)作用規(guī)律,描述的是力的瞬時(shí)作用效果是產(chǎn)生加速度、物體在某一時(shí)刻加速度的大小和方向,是由該物體在這一時(shí)刻所受到的合外力的大小和方向來(lái)決定的當(dāng)物體所受到的合外力發(fā)生變化時(shí),它的`加速度隨即也要發(fā)生變化,F(xiàn)=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一瞬間成立,加速度與力是同一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)量,即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失、這就是牛頓第二定律的瞬時(shí)性、
師:根據(jù)牛頓第二定律,即使再小的力也可以產(chǎn)生加速度,那么我們用一個(gè)較小的力來(lái)水平推桌子,為什么沒(méi)有推動(dòng)呢?這和牛頓第二定律是不是矛盾?
生:不矛盾,因?yàn)榕nD第二定律中的力是合力、
師:如果物體受幾個(gè)力共同作用,應(yīng)該怎樣求物體的加速度呢?
生:先求物體幾個(gè)力的合力,再求合力產(chǎn)生的加速度、
師:好,我們看下面一個(gè)例題、
多媒體展示例題
【例1】 一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)、現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值逐漸減小到零,又逐漸使其恢復(fù)到原值(方向不變),則
A、物體始終向西運(yùn)動(dòng)
B、物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)
C、物體的加速度先增大后減小
D、物體的速度先增大后減小
生1:物體向東的力逐漸減小,由于原來(lái)合力為零,當(dāng)向東的力逐漸減小時(shí),合力應(yīng)該向西逐漸增大,物體的加速度增大,方向向西、當(dāng)物體向東的力恢復(fù)到原值時(shí),物體的合力再次為零,加速度減小、所以加速度的變化情況應(yīng)該先增大后減小、
生2:物體的加速度先增大后減小,所以速度也應(yīng)該先增大后減小、
生3:這種說(shuō)法不對(duì),雖然加速度是有一個(gè)減小的過(guò)程,但在整個(gè)過(guò)程中加速度的方向始終和速度的方向一致,所以速度應(yīng)該一直增大,直到加速度為零為止、
師:對(duì)、一定要注意速度的變化和加速度的變化并沒(méi)有直接的關(guān)系,只要加速度的方向和速度的方向一致,速度就一直增大、
多媒體展示例題
【例2】 某質(zhì)量為1 000 kg的汽車(chē)在平直路面上試車(chē),當(dāng)達(dá)到72 km/h的速度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),經(jīng)過(guò)20 s停下來(lái),汽車(chē)受到的阻力是多大?重新起步加速時(shí)牽引力為2 000 N,產(chǎn)生的加速度應(yīng)為多大?(假定試車(chē)過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力不變)
學(xué)生討論解答
生:物體在減速過(guò)程的初速度為72 km/h=20 m/s,末速度為零,根據(jù)a= 得物體的加速度為a=-1 m/s2,方向向后、物體受到的阻力f=ma=-1 000 N、當(dāng)物體重新啟動(dòng)時(shí)牽引力為2 000 N,所以此時(shí)的加速度為a2= =1 m/s2,方向向車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向、
師:根據(jù)以上的學(xué)習(xí),同學(xué)們討論總結(jié)一下牛頓第二定律應(yīng)用時(shí)的一般步驟、
生:1、確定研究對(duì)象、
2、分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,畫(huà)出研究對(duì)象的受力分析圖、
3、求出合力、注意用國(guó)際單位制統(tǒng)一各個(gè)物理量的單位、
4、根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律建立方程并求解、
師:牛頓第二定律在高中物理的學(xué)習(xí)中占有很重要的地位,希望同學(xué)們能夠理解牛頓第二定律并且能夠熟練地應(yīng)用它解決問(wèn)題、
【課堂訓(xùn)練】
如圖4-3-1所示,一物體以一定的初速度沿斜面向上滑動(dòng),滑到頂點(diǎn)后又返回斜面底端、試分析在物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中加速度的變化情況、
圖4-3-1
解析:在物體向上滑動(dòng)的過(guò)程中,物體運(yùn)動(dòng)受到重力和斜面的摩擦力作用,其沿斜面的合力平行于斜面向下,所以物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向是平行斜面向下的,與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向相反,物體做減速運(yùn)動(dòng),直至速度減為零、在物體向下滑動(dòng)的過(guò)程中,物體運(yùn)動(dòng)也是受到重力和斜面的摩擦力作用,但摩擦力的方向平行斜面向上,其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下,但合力的大小比上滑時(shí)小,所以物體將平行斜面向下做加速運(yùn)動(dòng),加速度的大小要比上滑時(shí)小、由此可以看出,物體運(yùn)動(dòng)的加速度是由物體受到的外力決定的,而物體的運(yùn)動(dòng)速度不僅與受到的外力有關(guān),而且還與物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)有關(guān)、
[小結(jié)]
這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了
1、牛頓第二定律:F=ma、
2、牛頓第二定律具有同向性、瞬時(shí)性、同體性、獨(dú)立性、
3、牛頓第二定律解決問(wèn)題的一般方法、
[布置作業(yè)]
教材第85頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)、
[課外訓(xùn)練]
1、設(shè)雨滴從很高處豎直下落,所受空氣阻力f和其速度v成正比、則雨滴的運(yùn)動(dòng)情況是
A、先加速后減速,最后靜止 B、先加速后勻速
C、先加速后減速直至勻速 D、加速度逐漸減小到零
2、下列說(shuō)法中正確的是
A、物體所受合外力為零,物體的速度必為零
B、物體所受合外力越大,物體的加速度越大,速度也越大
C、物體的速度方向一定與物體受到的合外力的方向一致
D、物體的加速度方向一定與物體所受到的合外力方向相同
3、一個(gè)物體正以5 m/s的速度向東做勻速直線運(yùn)動(dòng),從某一時(shí)刻開(kāi)始受到一個(gè)方向向西、大小為3 N的恒定外力作用,若物體質(zhì)量為5 kg,求:2 s末物體的速度、
4、如圖4-3-2所示,底板光滑的小車(chē)上用兩個(gè)量程為20 N、完全相同的彈簧秤甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量1 kg的物塊、在水平地面上當(dāng)小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),兩彈簧秤的示數(shù)均為10 N、當(dāng)小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧秤甲的示數(shù)變?yōu)? N、這時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小是
圖4-3-2
A、2 m/s2 B、4 m/s2
C、6 m/s2 D、8 m/s2
參考答案
1、答案:B
解析:分析雨滴的受力情況,發(fā)現(xiàn)雨滴受豎直向下的重力和向上的空氣阻力,重力的大小方向不變,空氣阻力隨速度的增大而增大,所以物體的加速度a= 應(yīng)該逐漸變小最終為零,此時(shí)雨滴的速度最大,以后雨滴做勻速運(yùn)動(dòng)、
2、答案:D
3、分析與解答:由于物體受到恒定外力是向西的,因此產(chǎn)生恒定加速度的方向也是向西的,與物體初速度方向相反,故物體應(yīng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)、
由牛頓第二定律可知:a= = m/s2=0、6 m/s2
由勻減速直線運(yùn)動(dòng)公式可知:2 s末物體速度為
v2=v0-at=(5-0、6×2) m/s=3、8 m/s
方向向東、
4、解析:因彈簧的彈力與其形變量成正比,當(dāng)彈簧秤甲的示數(shù)由10 N變?yōu)? N時(shí),其形變量減少,則彈簧秤乙的形變量一定增大,且甲、乙兩彈簧秤形變量變化的大小相等,所以,彈簧秤乙的示數(shù)應(yīng)為12 N、物體在水平方向所受到的合外力為F=T乙-T甲=12 N-8 N=4 N、
根據(jù)牛頓第二定律,得物塊的加速度大小為a= = m/s2=4 m/s2、
答案:B
說(shuō)明:無(wú)論題中的彈簧秤原來(lái)處于拉伸狀態(tài)或壓縮狀態(tài),其結(jié)果相同、同學(xué)們可自行通過(guò)對(duì)兩種情況的假設(shè)加以驗(yàn)證、
板書(shū)設(shè)計(jì)
3 牛頓第二定律
內(nèi) 容 物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同
表達(dá)式 F=ma
說(shuō) 明 (1)同向性:加速度的方向與力的方向始終一致
(2)瞬時(shí)性:加速度與力是瞬間的對(duì)應(yīng)量,即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失
(3)同體性:加速度和合外力(還有質(zhì)量)是同屬一個(gè)物體的
(4)獨(dú)立性:當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí),各力將獨(dú)立地產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的加速度,而物體表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)際加速度是物體所受各力產(chǎn)生加速度疊加的結(jié)果
活動(dòng)與探究
探究活動(dòng)的主題:牛頓第二定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程、
探究過(guò)程:
步 驟 學(xué)生活動(dòng) 教師指導(dǎo) 目的
1、 到圖書(shū)館、上網(wǎng)查閱有關(guān)牛頓發(fā)現(xiàn)牛頓第二定律的書(shū)籍 介紹相關(guān)書(shū)籍
2、培養(yǎng)學(xué)生的思考能力,根據(jù)查閱的資料,確定文章主題和內(nèi)容 解答學(xué)生提出的具體問(wèn)題
3、相互交流活動(dòng)的感受 對(duì)優(yōu)秀文章進(jìn)行點(diǎn)評(píng)
(一)教材分析
牛頓運(yùn)動(dòng)定律以力和運(yùn)動(dòng)的知識(shí)為基礎(chǔ),進(jìn)一步研究了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),從牛頓運(yùn)動(dòng)定律出發(fā)可以推導(dǎo)出動(dòng)能定理、動(dòng)量定理等一系列重要的物理規(guī)律。牛頓運(yùn)動(dòng)定律還是學(xué)習(xí)熱學(xué)、電磁學(xué)的重要基礎(chǔ)。因此,這一章內(nèi)容在力學(xué)和整個(gè)物理學(xué)中占有很重要的地位,是中學(xué)物理教學(xué)的重點(diǎn)。牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律,是本章的重點(diǎn)和中心內(nèi)容。
(二)教學(xué)內(nèi)容、教材體系與教學(xué)目標(biāo)
本章教材在牛頓第一定律之后,安排了一節(jié)“ 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”,起到了承上啟下的作用。它既是對(duì)牛頓第一定律的深化,使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到力是產(chǎn)生加速度的原因,質(zhì)量是慣性大小的量度,也是為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做的鋪墊,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體的加速度由力和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)因素決定,并且對(duì)它們的關(guān)系有了定性的認(rèn)識(shí)。
本節(jié)教材利用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法,分別研究了加速度跟力、加速度跟質(zhì)量的關(guān)系,再把這兩個(gè)關(guān)系綜合起來(lái),總結(jié)出牛頓第二定律。然后把牛頓第二定律從物體受一個(gè)力的特殊情況,推廣到受多個(gè)力的一般情況,從物體受恒力的情況推廣到物體受變力的情況,并且進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了牛頓第二定律的矢量性和瞬時(shí)性。
根據(jù)以上分析和大綱對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,確定的知識(shí)教學(xué)目標(biāo)為:
1.知道牛頓第二定律內(nèi)容及表達(dá)式,理解牛頓第二定律的含義,能應(yīng)用牛頓第二定律分析和解決有關(guān)問(wèn)題。
2.理解牛頓第二定律的矢量性和瞬時(shí)性。
3.知道力的單位“牛頓”的定義。
在本節(jié)課的教學(xué)中,還應(yīng)滲透科學(xué)方法教育。讓學(xué)生通過(guò)研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),掌握控制變量法。在總結(jié)牛頓第二定律的過(guò)程中,讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)研究、分析數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律的科學(xué)研究方法,并在這一過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、歸納、概括的能力。
(三)教學(xué)方法
根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況,采用的教學(xué)方法是:以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律的活動(dòng)為主線,在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中貫穿教為主導(dǎo),學(xué)為主體的教學(xué)思想。
本節(jié)課將教材的定性實(shí)驗(yàn),改為利用氣墊導(dǎo)軌所做的定量實(shí)驗(yàn),并且利用圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這樣可以把加速度跟力的關(guān)系及加速度跟質(zhì)量的關(guān)系,更直觀地表示出來(lái),使學(xué)生更信服從實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論,有利于學(xué)生掌握好牛頓第二定律。本實(shí)驗(yàn)雖為演示實(shí)驗(yàn)(限于實(shí)驗(yàn)條件),但從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)條件的控制和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與分析,以及規(guī)律的概括和總結(jié),都注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。
(四)教學(xué)程序
1.引入新課
通過(guò)復(fù)習(xí)加速度跟力和質(zhì)量的定性關(guān)系,使學(xué)生明確物體的加速度與物體所受的力和它的質(zhì)量?jī)蓚€(gè)因素有關(guān)。進(jìn)一步提出問(wèn)題:加速度跟力和質(zhì)量存在什么定量關(guān)系?由此引入課題。
這樣引入新課簡(jiǎn)捷明快,直接切題。
2.新課教學(xué)
(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,從?shí)驗(yàn)對(duì)象(沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的滑塊),實(shí)驗(yàn)源(提供拉力的重物),實(shí)驗(yàn)效果顯示器(光電門(mén)及電腦計(jì)時(shí)器)三個(gè)方面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。
②設(shè)計(jì)測(cè)量方法
在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量滑塊的質(zhì)量、它所受的拉力及它的加速度。
滑塊及配重片的質(zhì)量用天平測(cè)量(課前測(cè)好)。
滑塊所受拉力可看作等于所懸掛重物(小桶及砝碼)的重力(懸掛的重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量)。
滑塊的加速度是測(cè)量的關(guān)鍵和難點(diǎn),也是在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。首先,使學(xué)生明確,我們不能直接測(cè)出加速度,而應(yīng)測(cè)出相關(guān)的物理量求出加速度。在實(shí)驗(yàn)中,滑塊運(yùn)動(dòng)的位移S和時(shí)間t容易測(cè)量,再由公式求出加速度。這就要求在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量滑塊從靜開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移S和相應(yīng)的時(shí)間t。
③設(shè)計(jì)研究方法
引導(dǎo)學(xué)生回顧初中學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí)研究電流跟電壓和電阻的關(guān)系時(shí)采用的方法,明確研究多個(gè)物理量間的關(guān)系時(shí),需采用控制變量法。在本實(shí)驗(yàn)中,采用控制變量法,分別研究加速度跟力的關(guān)系和加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。
把向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法,改為在教師的引導(dǎo)下,由師生共同根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法,使學(xué)生變被動(dòng)接受為主動(dòng)設(shè)計(jì),變旁觀者為主人,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置更清楚了,對(duì)實(shí)驗(yàn)方法更理解了,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程更明確了。這種設(shè)計(jì)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,發(fā)揮了學(xué)生的主體作用,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
(2)實(shí)驗(yàn)探索
保持滑塊質(zhì)量不變,通過(guò)改變懸掛重物的重力來(lái)改變滑塊所受的拉力,測(cè)出在不同拉力作用下滑塊的加速度,利用多媒體投影演示建立a—F坐標(biāo)系,根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線的作圖方法,由圖像得出:m一定時(shí),a∝F。
保持拉力不變,改變滑塊的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度。利用多媒體投影建立a—m坐標(biāo)系,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線,得到一條曲線,由該曲線引導(dǎo)學(xué)生提出猜想:加速度跟質(zhì)量可能是反比關(guān)系。進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生,為驗(yàn)證猜想,需畫(huà)出a—1/m圖象,再讓學(xué)生根據(jù)上述方法建立a—1/m坐標(biāo)系,描點(diǎn)、連線,得出一條過(guò)原點(diǎn)的直線,從而證明了猜想a∝1/m是正確的,找到了加速度跟質(zhì)量的定量關(guān)系。
利用圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)物理規(guī)律的方法,學(xué)生才剛剛接觸,是本節(jié)課教學(xué)的難點(diǎn)之一。所以,教學(xué)中教師應(yīng)通過(guò)多媒體投影,結(jié)合畫(huà)a—F圖象,給學(xué)生講清如何建立坐標(biāo)系、選標(biāo)度、描點(diǎn)、連線,那么,學(xué)生根據(jù)這種方法,就可畫(huà)出a—1/m圖象,找出加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。
(3)概括規(guī)律
引導(dǎo)學(xué)生綜合上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,總結(jié)出牛頓第二定律的內(nèi)容及表達(dá)式,并通過(guò)討論比例系數(shù)k的取值,定義力的單位“牛頓”。進(jìn)一步結(jié)合實(shí)驗(yàn)說(shuō)明加速度跟力的方向關(guān)系,強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的矢量性。
3.鞏固提高
通過(guò)例題和練習(xí),鞏固牛頓第二定律,通過(guò)思考與討論使學(xué)生認(rèn)識(shí)到牛頓第二定律的瞬時(shí)性。
4.課堂小結(jié)
知識(shí)總結(jié):回顧牛頓第二定律的內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)其矢量性和瞬時(shí)性。說(shuō)明牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心,它確定了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,它能解釋物體為什么做這種運(yùn)動(dòng)或那種運(yùn)動(dòng),強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的重要性。
科學(xué)方法總結(jié):總結(jié)控制變量法,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法,利用圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)物理規(guī)律的方法。
各位評(píng)委,老師們大家好:
今天我說(shuō)課的題目是“動(dòng)量概念表示牛頓第二定律”,下面我對(duì)這節(jié)課從以下幾個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明,具體內(nèi)容如:
一、教材分析
本節(jié)課是普通高中物理(人教版)選修3-5第一章第6節(jié)的內(nèi)容,它是在學(xué)習(xí)過(guò)動(dòng)量守恒定律之后,為進(jìn)一步深入的探究動(dòng)量和牛頓第二定律的關(guān)系而編寫(xiě)的。它側(cè)重于力在時(shí)間上的積累,為解決力學(xué)問(wèn)題開(kāi)辟了新的途徑,并且本節(jié)內(nèi)容與人們的日常生活,生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著密切的聯(lián)系,因此學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
①能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,推導(dǎo)出動(dòng)量定理的表達(dá)式;
②理解動(dòng)量定理的確切含義,知道動(dòng)量定理可以使用于變力;
③會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象,并能掌握一維情況下的計(jì)算。
2、過(guò)程與方法
①通過(guò)對(duì)動(dòng)量定理的探究過(guò)程,是學(xué)生認(rèn)識(shí)物理模型工具在物理學(xué)中的應(yīng)用;
②通過(guò)一維形式動(dòng)量定理的定量討論,增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法處理物理問(wèn)題的能力;
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn): 動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式
難點(diǎn):會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象
四、說(shuō)方法
教法:本節(jié)課我采用演示實(shí)驗(yàn),分小組討論,進(jìn)行推理驗(yàn)證并輔以現(xiàn)代化教學(xué)手段等多種形式的綜合啟發(fā)式教學(xué)。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與自主性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。
學(xué)法:對(duì)學(xué)生而言,重要的是學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),掌握獲取知識(shí)的過(guò)程與方法。因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中,要讓學(xué)生主動(dòng)參與、積極思考,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生自己動(dòng)起來(lái)。從而是學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
五、教學(xué)程序
通過(guò)以上分析,教學(xué)中以了解、學(xué)習(xí)研究物理問(wèn)題的方法為基礎(chǔ),掌握知識(shí)為中心,培養(yǎng)能力為方向,緊抓重點(diǎn),突破難點(diǎn),設(shè)計(jì)如下教學(xué)程序:
(一)引入新課
小實(shí)驗(yàn)引入新課:
演示實(shí)驗(yàn)1:雞蛋落地 讓雞蛋落入墊有海綿桶中(海綿不讓學(xué)生知道),讓學(xué)生推測(cè)雞蛋的“命運(yùn)”,最后展示結(jié)果。
演示實(shí)驗(yàn)2:緩沖裝置的模擬 用細(xì)線懸和橡皮筋分別掛一個(gè)重物,把重物拿到一定高度,釋放后重物下落,結(jié)果細(xì)線斷而橡皮筋沒(méi)斷。
【讓學(xué)生在驚嘆中開(kāi)始新課內(nèi)容】
在日常生活中,有不少這樣的事例:跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里;跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子;從高處往下跳,落地后雙腿往往要彎曲,這樣做的目的是為了什么呢?而在某些情況下,我們又不希望這樣,比如用鐵錘釘釘子。這些現(xiàn)象中的原因是什么呢?通過(guò)我們今天的學(xué)習(xí)來(lái)探究其中的奧秘。
(二)進(jìn)行新課
1.用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律 首先利用多媒體展示出問(wèn)題
v′
v
F
假設(shè)一個(gè)物體在恒定的合外力作用下,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在t時(shí)刻初速度為v,在t′時(shí)刻的末速度為v′,
試推導(dǎo)合外力的表達(dá)式。
讓學(xué)生:用牛頓第二定律F=ma以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式自己推導(dǎo)。(同時(shí)找一名學(xué)生演板) (教師巡回指導(dǎo),及時(shí)點(diǎn)撥、提示)
推導(dǎo)過(guò)程:合力F=ma 由于 , 所以,
結(jié)論:上式表示,物體所受合外力等于物體動(dòng)量的變化率。這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)式。
2.動(dòng)量定理
教師:將上面的式子進(jìn)行變形可寫(xiě)成
讓學(xué)生分組討論該式的物理意義,并進(jìn)行總結(jié):表達(dá)式左邊是物體從t時(shí)刻到t′時(shí)刻動(dòng)量的變化量,右邊是物體所受合外力與這段時(shí)間的乘積。說(shuō)明物體動(dòng)量的變化量,不僅與力的大小和方向有關(guān),還與時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。 這個(gè)量反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)。就此引出沖量的定義。
物理學(xué)中把力F與作用時(shí)間的乘積,稱(chēng)為力的沖量,記為I,即 ,單位: “牛頓秒”。
這樣公式將 可寫(xiě)成
該公式表明:物體動(dòng)量的變化量等于物體所受合外力的沖量,這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。
這樣就自然而然的引出了動(dòng)量定理。
討論:如果物體所受的力不是恒力,對(duì)動(dòng)量定理的表達(dá)式應(yīng)該怎樣理解呢?
教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,理解動(dòng)量定理的過(guò)程性。
讓學(xué)生討論總結(jié):盡管動(dòng)量定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式在恒定合外力的情況下推導(dǎo)出來(lái)的。可以證明:動(dòng)量定理不但適用于恒力,也適用于隨時(shí)間變化的變力。對(duì)于變力情況,動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。并舉例分析:鐵錘釘釘子,球拍擊乒乓球等
利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題,將較難計(jì)算的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問(wèn)題。
3.動(dòng)量定理的方向性,根據(jù)實(shí)例和課堂練習(xí)研究動(dòng)量的方向性,總結(jié)動(dòng)量定理的公式是矢量式,運(yùn)用時(shí)注意正方向的選取,并提醒學(xué)生中學(xué)階段我們僅研究一維情況。
4.應(yīng)用舉例
再次展示演示實(shí)驗(yàn)課件,讓學(xué)生討論并應(yīng)用動(dòng)量定理來(lái)解釋有關(guān)問(wèn)題。
(三)課堂小結(jié)及作業(yè)布置
六、板書(shū)版畫(huà)設(shè)計(jì)
教學(xué)中將整塊黑板分為兩部分,一部分主板書(shū)寫(xiě)概念、規(guī)律、圖、以及公式的推倒過(guò)程等。一部分為副板書(shū),用來(lái)畫(huà)草圖,解答例題等。同時(shí)用彩色粉筆顯示重點(diǎn)內(nèi)容。
我的說(shuō)課到此結(jié)束,請(qǐng)大家批評(píng)指正。謝謝!
一、教材和學(xué)情分析
牛頓第二定律是動(dòng)力學(xué)的核心規(guī)律,是第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律的中心內(nèi)容,更是本章的教學(xué)重點(diǎn)。本節(jié)在第二節(jié)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的基礎(chǔ)上分析得出牛頓第二定律,它具體的、定量的回答了運(yùn)動(dòng)物體速度的變化率,即加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系。牛頓第二定律通過(guò)加速度將物體的運(yùn)動(dòng)和受力緊密聯(lián)系,使前三章構(gòu)成一個(gè)整體,這是解決力學(xué)問(wèn)題的重要工具。此定律是聯(lián)系力與運(yùn)動(dòng)的橋梁,所以本節(jié)課的教學(xué)在整個(gè)教材教學(xué)中處于相當(dāng)重要的地位。
在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容之前,所教的學(xué)生已經(jīng)掌握了力、質(zhì)量、加速度、慣性等概念;知道質(zhì)量是慣性的量度、力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因;會(huì)分析物體的受力。已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能,會(huì)用氣墊導(dǎo)軌與光電測(cè)時(shí)系統(tǒng)或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng);具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力,會(huì)應(yīng)用CAI課件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生對(duì)物理學(xué)的研究方法已有一定的了解,在自主學(xué)習(xí)、合作探究等方面的能力有了一定提高。
在非智力因素方面,學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng),對(duì)學(xué)習(xí)物理有較濃厚興趣;有較強(qiáng)的好奇心和求知欲,樂(lè)于探究自然界的奧秘;敢于堅(jiān)持正確觀點(diǎn),勇于修正錯(cuò)誤;喜歡和同齡人一起學(xué)習(xí),有將自己的見(jiàn)解與他人交流的愿望,具有團(tuán)隊(duì)精神。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)
在確定本節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)時(shí)我認(rèn)為不只是讓學(xué)生停留在掌握牛頓第二定律的內(nèi)容,更應(yīng)注重學(xué)生認(rèn)識(shí)到牛頓第二定律在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用的重要性,以及如何利用該定律來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。故重點(diǎn)是理解并運(yùn)用牛頓第二定律;難點(diǎn)是通過(guò)簡(jiǎn)單應(yīng)用正確理解牛頓第二定律的內(nèi)涵。
三、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)課程的要求和學(xué)生的實(shí)際需要,確定本節(jié)課的三維目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式;理解公式中各物理量的意義及相互因果關(guān)系;知道國(guó)際單位制中力的單位“牛頓”的定義;會(huì)用牛頓第二定律的公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
2、過(guò)程與方法
以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)歸納出物體的加速度跟它的質(zhì)量、所受外力的關(guān)系,進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律;學(xué)生提高概括能力和分析推理能力。
一、教學(xué)內(nèi)容
力產(chǎn)生瞬時(shí)效果,一是形變,一是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變,即產(chǎn)生加速度。必修本第一冊(cè)第一章第三節(jié)已經(jīng)定性地介紹了力的形變效果,并定量地給出了彈簧的彈力與形變的關(guān)系。本節(jié)"牛頓第二定律"則是定量地研究力和加速度的關(guān)系。由于高中力學(xué)部分是由牛頓定律為基礎(chǔ)所構(gòu)建的體系,在牛頓三定律中,牛頓第二定律為核心內(nèi)容。教材第二節(jié)"物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變"起到了承上啟下的作用,承上,使學(xué)生加深了對(duì)牛頓第一定律的理解,啟下,通過(guò)實(shí)例定性地了解了牛頓第二定律。本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)定量分析,得出牛頓第二定律。教材中使用了三個(gè)變量,通過(guò)控制變量法,來(lái)研究物理規(guī)律,即先保持一個(gè)量不變?nèi)パ芯苛韮蓚€(gè)物理量間的變化關(guān)系,然后再保持另外一個(gè)量不變,研究另兩個(gè)量間的變化關(guān)系。然后把前面綜合起來(lái)就可以得到三者之間的關(guān)系,這是一種非常重要的研究方法,在以后的知識(shí)如電容、電阻等內(nèi)容都會(huì)用到此法。是培養(yǎng)學(xué)生能力的好材料。
教材在用實(shí)驗(yàn)研究a、F、m三者變化關(guān)系時(shí),為簡(jiǎn)化研究,首先只研究受單個(gè)力作用的情況,然后運(yùn)用了前面力的合成的知識(shí)來(lái)解決受多個(gè)力的情況,并把初中及高中前面所學(xué)的物體處于平衡狀態(tài)歸為牛頓第二定律的特殊情況,這樣做讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)力的合成的等效性的理解,知識(shí)更加系統(tǒng)化,有利于學(xué)生系統(tǒng)地把握牛頓第二定律。
本節(jié)內(nèi)容是本章的重點(diǎn)內(nèi)容,也是整個(gè)力學(xué)部分的重點(diǎn)內(nèi)容,乃至整個(gè)高中物理的重點(diǎn),它所解決問(wèn)題方法及思路常用于熱學(xué)、電學(xué)等的問(wèn)題的研究中。
本節(jié)的重點(diǎn)是理解并運(yùn)用牛頓第二定律,難點(diǎn)是定律的物理內(nèi)涵。
應(yīng)當(dāng)指出的是,本節(jié)實(shí)驗(yàn)是小車(chē)放在光滑的水平面上做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。大家知道光滑的水平面是不可能找到的,故在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中,需要采用傾斜平面以平衡小車(chē)所受木板的摩擦力或氣墊導(dǎo)軌來(lái)做實(shí)驗(yàn),這樣的操作既增加了操作演示實(shí)驗(yàn)的難度,又增加了學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的難度。為了更好地解決好這個(gè)問(wèn)題,在本課時(shí)中,可以采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬這個(gè)實(shí)驗(yàn),如利用金科龍公司的《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》軟件制作小車(chē)受力的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)課件來(lái)模擬小車(chē)的運(yùn)動(dòng)來(lái)研究a、F、m三者間的關(guān)系。實(shí)踐證明這樣做的效果很好,有效地降低了本節(jié)的難度,待學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)后,然后再回過(guò)頭來(lái)理解為什么此處第一次不用實(shí)物來(lái)做,用實(shí)物又該怎么來(lái)做,進(jìn)一步鞏固了對(duì)牛頓第二定律得出的科學(xué)思想和科學(xué)研究方法。
二、 教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)教學(xué)大綱的要求、教材的具體內(nèi)容和高中一年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),擬制定以下教學(xué)目標(biāo):
1、知識(shí)目標(biāo):能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推出a、F、m三者間關(guān)系,理解并掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式,力的單位N的定義。
2、能力目標(biāo):能理解在多個(gè)力作用下牛頓第二定律表達(dá)式,初步掌握運(yùn)用牛頓第二定律求解問(wèn)題方法及步驟,在具體運(yùn)用中能注意牛頓第二定律的瞬時(shí)性、矢量性。
3、思維品質(zhì)目標(biāo):使學(xué)生學(xué)會(huì)并掌握運(yùn)用控制變量法研究多個(gè)物理量間關(guān)系,以及通過(guò)等效觀點(diǎn)來(lái)求解問(wèn)題的方法。
三、教學(xué)方法:
1、實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探索式:物理考試大綱明確要求學(xué)生的五種能力:即理解、推理、綜合分析能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力及實(shí)踐能力。而本節(jié)正好是培養(yǎng)這些能力的好教材,故采用實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探索式,在實(shí)驗(yàn)中,教師在關(guān)鍵步驟上作出恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),得出在m一定時(shí),a與F成正比,F(xiàn)一定時(shí),a與m成反比,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生得出牛頓第二定律,然后推廣應(yīng)用到多個(gè)力作用下a、F、m三者的關(guān)系和物體處于平衡狀態(tài)的情況。
2、講練結(jié)合式:在討論應(yīng)用牛頓第二定律求解問(wèn)題應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題時(shí),讓學(xué)生分析問(wèn)題,教師注意隨時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生中出現(xiàn)的問(wèn)題,或有意給出錯(cuò)誤答案,及時(shí)組織學(xué)生分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因,注意將學(xué)生的主體性與教師的主導(dǎo)性有機(jī)地結(jié)合起來(lái),及時(shí)強(qiáng)化有關(guān)知識(shí),提高掌握知識(shí)的準(zhǔn)確性。
四、教學(xué)程序:
1、新課的引入
(1)回顧上節(jié)內(nèi)容,上節(jié)定性得到a既與F有關(guān),也與m有關(guān)。進(jìn)而提出三者間到底有什么定量關(guān)系?引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測(cè),提高學(xué)生的參與意識(shí)與學(xué)習(xí)興趣。
(2)介紹研究三個(gè)變量問(wèn)題的研究方法——控制變量法。
(3)研究方案:利用實(shí)驗(yàn)。(本處用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)得到有關(guān)數(shù)據(jù),并得出結(jié)論。
2、 m一定時(shí),a與F的關(guān)系。
(1)、實(shí)驗(yàn)裝置:交代清楚實(shí)驗(yàn)裝置,研究對(duì)象及外力的施加。
(2)、如何保持質(zhì)量一定:利用兩個(gè)質(zhì)量相同的小車(chē)來(lái)做實(shí)驗(yàn)。
(3)、如何測(cè)定加速度?根據(jù)初速為0的物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在t相同的情況下,a∝s,通過(guò)測(cè)s來(lái)達(dá)到測(cè)a的要求。
模擬實(shí)驗(yàn)一:小車(chē)質(zhì)量均為0.1kg,小車(chē)1受0.1N的拉力,小車(chē)2受0.2N的拉力,同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小球的位移關(guān)系,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:a∝F.
{例題1}、P89-ex2(1)
3、 F一定時(shí),a與m的關(guān)系。
模擬實(shí)驗(yàn)二:兩小車(chē)均受0.1N的拉力,小車(chē)1質(zhì)量為0.1kg,小車(chē)2質(zhì)量為0.2kg,同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),觀察任一段時(shí)間內(nèi)的兩小球的位移關(guān)系,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:a∝1/m.
{例題1}、P89-ex2(3)
4、牛頓第二定律
綜合上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出a、F、m三者間的關(guān)系,進(jìn)而介紹牛頓第二定律。
(1)內(nèi)容:A、文字表述: B、 數(shù)學(xué)公式 C、力的單位N的定義(2)理解:
A、矢量性
B、瞬時(shí)性
(3)、應(yīng)用
A、多個(gè)力作用下的牛頓第二定律
B、平衡狀態(tài)是牛頓第二定律的特殊情況
{例題3}、p89-ex2-5
5、小結(jié)本節(jié)內(nèi)容
本節(jié)在前一節(jié)定性研究a、F、m三者關(guān)系的基礎(chǔ)之上,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了三者的定量關(guān)系,即牛頓第二定律,在理解的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了簡(jiǎn)單的運(yùn)用,本節(jié)重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)定律的理解上,而定律的運(yùn)用則在以后的練習(xí)中逐步深化。
6、 布置作業(yè) p89-ex2(2)、(4)
五、 板書(shū)
1、研究方案:利用實(shí)驗(yàn)。
2、m一定時(shí),a與F的關(guān)系。 a∝F.
3、 F一定時(shí),a與m的關(guān)系。 a∝1/m.
4、牛頓第二定律
(1)內(nèi)容:A、 文字表述: B、 數(shù)學(xué)公式: a∝F/m. F=maC、 力的單位N的定義:1N=1kg.m/s2
(2)理解:矢量性 瞬時(shí)性
(3)應(yīng)用:多個(gè)力作用下的牛頓第二定律
平衡狀態(tài)是牛頓第二定律的特殊情況
5、作業(yè) p89-ex2(2)、(4)
【教材地位與作用】
本節(jié)內(nèi)容是在上節(jié)實(shí)驗(yàn)課程“探究加速度、質(zhì)量與力的關(guān)系”的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)的探究和總結(jié),在知識(shí)上要求知道決定加速度的因素、理解加速度、質(zhì)量、力三者關(guān)系;要求經(jīng)歷探究活動(dòng)、嘗試解決問(wèn)題方法、體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律過(guò)程。牛頓第二定律將力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起,具體的、定量的回答了加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系,是動(dòng)力學(xué)中的核心內(nèi)容,是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。
【學(xué)情分析】
在學(xué)習(xí)這一節(jié)內(nèi)容之前,學(xué)生已經(jīng)掌握了力、質(zhì)量、加速度、慣性等概念;知道質(zhì)量是慣性的量度、力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因;會(huì)分析物體的受力;通過(guò)上一節(jié)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,知道了加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。這些都為本節(jié)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備了知識(shí)基礎(chǔ),牛頓第二定律通過(guò)加速度把物體的運(yùn)動(dòng)和受力緊密的.聯(lián)系在一起,使前三章構(gòu)成一個(gè)整體,是解決力學(xué)問(wèn)題的重要工具,應(yīng)使學(xué)生明確對(duì)于牛頓第二定律應(yīng)深入理解,全面掌握。
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識(shí)目標(biāo)
(1)理解加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系。
(2)理解牛頓第二定律的內(nèi)容,知道定律的確切含義。
(3)能運(yùn)用牛頓第二定律解答有關(guān)問(wèn)題。
2、能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、歸納能力、解決問(wèn)題的能力。
3、德育目標(biāo)
(1)滲透物理學(xué)研究方法的教育。
(2)認(rèn)識(shí)到由實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法。
(3)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)思考的能力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解牛頓第二定律
【教學(xué)難點(diǎn)】
牛頓第二定律的應(yīng)用
【教學(xué)策略】
回顧與思考→創(chuàng)設(shè)物理情景→分組討論→老師講解→總結(jié)規(guī)律。
【教學(xué)流程圖】
【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】
教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【知識(shí)回顧】
回憶上節(jié)課探究的a與F、m關(guān)系。向?qū)W生提問(wèn):回憶上節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課內(nèi)容,控制變量法的應(yīng)用?我們研究了哪幾個(gè)物理量?它們之間有什么關(guān)系?能用公式反應(yīng)他們之間的關(guān)系嗎?回憶上節(jié)課知識(shí),集體回答?;貞浬瞎?jié)課探究的a與F、m關(guān)系。 【創(chuàng)設(shè)情景、導(dǎo)入新課】
問(wèn)題1、神舟六號(hào)飛船返回艙返回時(shí)為何要打開(kāi)降落傘?
問(wèn)題2、賽車(chē)在開(kāi)出起跑線的瞬間發(fā)生了怎樣的變化?引導(dǎo)學(xué)生思考2個(gè)問(wèn)題。
進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考:賽車(chē)比起一般的家用汽車(chē)質(zhì)量上有什么不一樣?這一設(shè)計(jì)是為什么?同學(xué)間分組討論、各小組派代表回答問(wèn)題。通過(guò)這個(gè)問(wèn)題,學(xué)生容易聯(lián)想到質(zhì)量越小,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變,所以加速度和物體質(zhì)量、合外力有關(guān)。 【新課過(guò)程】
牛頓第二定律:
1、內(nèi)容:物體的加速度跟所受的合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
2、公式:F=ma?
設(shè)問(wèn):力的國(guó)際單位是什么?它是如何規(guī)定的呢?構(gòu)建物理模型,提出關(guān)注的細(xì)節(jié)。
講解:K是比例常數(shù),那k應(yīng)該是多少呢?
教師總結(jié):力是使物體產(chǎn)生加速度的原因,力的國(guó)際單位是1N=1kg、m/s2。學(xué)生分組討論分析。
學(xué)生自己總結(jié)后作答,不完整的地方由其他同學(xué)補(bǔ)充。通過(guò)上節(jié)探究的a與F、m關(guān)系,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和尊重物理事實(shí)的精神
3、對(duì)該定律的特性進(jìn)行說(shuō)明,這樣學(xué)生對(duì)牛頓第二定律才會(huì)有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
六大特性:
①因果性(力是產(chǎn)生加速度的原因),= 2 GB3
②矢量性(a、F都是矢量,a的方向由F決定,力的分解和合成遵循平行四邊形法則),= 3 GB3
③瞬時(shí)性(合外力消失,即a消失),= 4 GB3
④相對(duì)性(牛頓第二定律只適用于慣性系),= 5 GB3
⑤獨(dú)立性(物體的各個(gè)力都能產(chǎn)生獨(dú)立的,= 6 GB3
⑥同一性(a與F與同一物體某一狀態(tài)相對(duì)立)。提問(wèn):牛頓第二定律有哪些特性?
在相對(duì)理解牛頓第二定律的基礎(chǔ)上,對(duì)表達(dá)式F=ma的六大性質(zhì)結(jié)合形象例子進(jìn)行探討。
根據(jù)學(xué)生的提出的相關(guān)特性的疑問(wèn)舉例說(shuō)明。學(xué)生討論,嘗試并且回答老師提出的特性。
學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)提出相關(guān)特性的疑問(wèn)。對(duì)牛頓第二定律的特性進(jìn)行探究,能夠加深學(xué)生對(duì)牛頓第二定律本質(zhì)上的理解,使前面所學(xué)知識(shí)連貫起來(lái),這對(duì)牛頓定律的解題或是實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中有很大的幫助。
4、做題需要方法,按照一般的做題思路,授予學(xué)生解題步驟。
①確定研究對(duì)象;
②對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析或是運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析;
③根據(jù)公式并結(jié)合題給條件(注意發(fā)現(xiàn)挖掘隱含條件)解出所求的物理量。
例題:一個(gè)物體,質(zhì)量是2 kg,受到互成120°角的兩個(gè)力F1和F2的作用。這兩個(gè)力的大小都是10N,這兩個(gè)力產(chǎn)生的加速度是多大?
課堂訓(xùn)練P104習(xí)題1、2、3老師提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生得出解題步驟,并做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充說(shuō)明。
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