牛頓第二定律課件

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　　一、學(xué)習任務(wù)分析

　　1．教材的地位和作用

　　牛頓第二定律是在實(shí)驗基礎上建立起來(lái)的重要規律，它是動(dòng)力學(xué)的核心規律，也是學(xué)習其它動(dòng)力學(xué)規律的基礎。在《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理1”中涉及本節的內容有：“通過(guò)實(shí)驗，探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系，理解牛頓第二定律�！北緱l目要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗，探究加速度、質(zhì)量、力三者的關(guān)系，強調讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗探究過(guò)程。

　　2．學(xué)習的主要任務(wù)

　　本節的學(xué)習任務(wù)類(lèi)型是綜合型。在知識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；在技能上要求能設計和操作實(shí)驗，會(huì )測定相關(guān)物理量；體驗性上要求經(jīng)歷探究活動(dòng)、嘗試解決問(wèn)題方法、體驗發(fā)現規律過(guò)程，體會(huì )科學(xué)研究方法──控制變量法、圖象法的應用。

　　3．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

　　重點(diǎn)：①知道決定物體加速度的因素。

　�、诩铀俣扰c力和質(zhì)量的關(guān)系的探究過(guò)程。

　　教學(xué)難點(diǎn)：引導學(xué)生在猜想的基礎上進(jìn)行實(shí)驗設計，提出可行的實(shí)驗方案、完成實(shí)驗并得出實(shí)驗結果。

　　二、學(xué)習者情況分析

　　在學(xué)習這一內容之前，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)驗操作技能，會(huì )用氣墊導軌與光電測時(shí)系統或打點(diǎn)計時(shí)器研究勻變速直線(xiàn)運動(dòng)；具備一定的計算機操作能力，會(huì )應用CAI課件處理實(shí)驗數據。學(xué)生對物理學(xué)的研究方法已有一定的了解，在自主學(xué)習、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)習積極主動(dòng)，對學(xué)習物理有較濃厚興趣；有較強的好奇心和求知欲，樂(lè )于探究自然界的奧秘；敢于堅持正確觀(guān)點(diǎn)，勇于修正錯誤；喜歡和同齡人一起學(xué)習，有將自己的見(jiàn)解與他人交流的愿望，具有團隊精神。

　　三、教學(xué)目標分析

　　根據上述對學(xué)習任務(wù)和學(xué)習者情況的分析，確定本節課教學(xué)目標如下：

　　1．知識與技能目標

　�、僮寣W(xué)生明確物體的加速度只與力與和質(zhì)量有關(guān)，并通過(guò)實(shí)驗探究它們之間的定量關(guān)系；

　�、谂囵B學(xué)生獲取知識和設計實(shí)驗的能力。

　　2．過(guò)程與方法目標

　　在探究過(guò)程中，滲透科學(xué)研究方法（控制變量法、實(shí)驗歸納法、圖象法等）；

　　3．情感、態(tài)度、價(jià)值觀(guān)目標

　�、偻ㄟ^(guò)學(xué)生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養團隊合作精神；

　�、谧寣W(xué)生在探究過(guò)程中體驗解決問(wèn)題的成功喜悅，增進(jìn)學(xué)習物理的情感。

　　四、教材處理與教學(xué)策略

　　在教材處理上把牛頓第二定律分為兩個(gè)學(xué)時(shí)。第一學(xué)時(shí)主要的任務(wù)是：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；第二學(xué)時(shí)主要的任務(wù)是：建立牛頓第二定律并進(jìn)行初步的應用。本節課是第一學(xué)時(shí)，主要采用以下的教學(xué)策略：

　　1．自主學(xué)習與合作探究

　　改演示實(shí)驗為學(xué)生分組探究實(shí)驗。讓學(xué)生在自主學(xué)習中，通過(guò)對認知活動(dòng)進(jìn)行自我監控，并及時(shí)做出相應的調整。小組（4～6人一組），小組間的.合作探究可以同時(shí)培養學(xué)生的合作精神和競爭意識，讓不同層次的學(xué)生都能有所作為，有所收獲。

　　教師的策略是宏觀(guān)調控整體教學(xué)進(jìn)度，微觀(guān)放活學(xué)生局部學(xué)習進(jìn)程，讓學(xué)生的學(xué)習有組織、有步驟地進(jìn)行。

　　2．現代教學(xué)手段與啟發(fā)式

　　在課堂中采用多媒體課件作為輔助手段，創(chuàng )設物理情景，啟發(fā)引導學(xué)生，幫助學(xué)生建立形象直觀(guān)的認識，調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性；同時(shí)利用CAI課件和校園網(wǎng)絡(luò )處理實(shí)驗數據，能有效地提高學(xué)習效率。

　　五、教學(xué)器材

　　教學(xué)設備：多媒體教室、課件。

　　學(xué)生分組實(shí)驗器材（探究包）：氣墊導軌、氣源、兩個(gè)光電門(mén)和與之配套的數字計時(shí)器，滑塊、滑片、細線(xiàn)、小桶、天平、砝碼、細沙、彈簧秤、小車(chē)、木塊、鉤碼、一端帶有滑輪的長(cháng)木板、打點(diǎn)器、紙帶、秒表、毫米刻度尺、墊木、橡皮筋等。

　　六、教學(xué)過(guò)程設計

　�。ㄒ唬﹦�(chuàng )設情景、引入新課

　　視頻展示：劉翔在雅典奧運會(huì )奪金的情景。

　　教師：在決賽時(shí)，劉翔將自己身上一切戴的東西像手表、項鏈等都摘了下來(lái)，穿最輕的跑鞋。這樣做的科學(xué)道理在哪里？

　　預測學(xué)生討論后得出的結論可能是：___________________________。

　　質(zhì)量越小，運動(dòng)狀態(tài)越容易改變，也就是說(shuō)在相同的情況下，物體獲得的加速度就越大。

　　說(shuō)明通過(guò)視頻展示創(chuàng )設物理情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，同時(shí)滲透德育教育。

　�。ǘ�）提出猜想

　　教師：那么、物體的加速度與哪些因素有關(guān)呢？請同學(xué)們從生活經(jīng)驗出發(fā)提出自己的看法，并舉例說(shuō)明。（同時(shí)教師利用課件提供一些圖片，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)。）

　　附圖片內容如下：

　　★為何體操，跳水運動(dòng)員的身材都比較苗條、瘦��？

　　★從防止發(fā)生交通事故的角度考慮，說(shuō)一說(shuō)反超載的道理？

　　★F1方程式賽車(chē)的質(zhì)量只有一般小轎車(chē)質(zhì)量的三分之一，這樣做有什么好處？

　　★神舟五號飛船返回倉返回時(shí)為何要打開(kāi)降落傘？

　　預測學(xué)生有代表性的回答可能有以下幾方面：（教師在學(xué)生分析的過(guò)程中板書(shū)歸納。）

　　1．與物體受到的外力的關(guān)系：

　�、倥c物體受到的外力有關(guān)；例如：騎自行車(chē)剎車(chē)：用力剎車(chē)時(shí)，用的力越大、車(chē)越容易停下來(lái)，即：阻力越大，自行車(chē)減速的加速度越大。

　�、谂c物體受到的外力無(wú)關(guān)；例如：用大小不一樣的力推大石頭，推不動(dòng)，運動(dòng)狀態(tài)不變，加速度為零。

　�、蹜�該是與物體受到的合外力有關(guān)；分析如下：用大小不一樣的力推大石頭，推不動(dòng)，是因為大石頭同時(shí)受到摩擦力的作用，受到合外力為零，因此、加速度也為零。

　　……

　　2．與物體質(zhì)量的關(guān)系：

　　與物體的質(zhì)量有關(guān)；例如：人分別用相同的力推自行車(chē)和摩托車(chē)時(shí)，自行車(chē)比較容易加速啟動(dòng)，而摩托車(chē)則較難。也就是說(shuō)在相同的情況下，質(zhì)量較小的自行車(chē)獲得的加速度就較大。

　　……

　　3．與物體運動(dòng)的速度的關(guān)系：

　�、倥c物體的速度有關(guān)；例如：速度大的物體較不容易停止運動(dòng)，而速度小的物體較容易天下來(lái)。

　�、谂c物體的速度無(wú)關(guān)；例如：做勻速直線(xiàn)運動(dòng)的物體不論速度大小，加速度都為零。

　�、叟c物體的速度無(wú)關(guān)；分析如下：加速度是描述速度變化快慢的物理量，從公式可知，加速度與速度的大小無(wú)關(guān)。

　　……

　　引導學(xué)生總結得出猜想：物體的加速度*只與它所受合外力和物體本身的質(zhì)量有關(guān)。

　　說(shuō)明學(xué)生在生活中對“影響物體加速度大小的因素”有所認識，但這些認識往往是片面的、不準確的。因此要讓學(xué)生充分地表達已有的認識，在這過(guò)程中教師利用課件提供一些圖片，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，引導他們不斷修正自己的觀(guān)點(diǎn)，從而形成對科學(xué)的認識。

　　引導學(xué)生結合前面學(xué)習的知識（牛頓第一定律等），討論猜想的科學(xué)依據所在，從而確定：物體的加速度*只與它所受合外力和物體本身的質(zhì)量有關(guān)。

　　說(shuō)明：讓學(xué)生從理論的角度加以分析有利于培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，有利于培養學(xué)生的邏輯思維能力。

　　引導學(xué)生深入探究：*與和的定量關(guān)系。

　�。ㄈ�）探究a與F、m的定量關(guān)系

　　1．確定研究方法

　　教師：我們應該采用什么樣的物理方法來(lái)研究*與、的定量關(guān)系呢？

　　預測學(xué)生的分析可能如下：

　　分兩步進(jìn)行研究：

　�、俦３盅芯繉ο蟮馁|(zhì)量一定時(shí)，研究加速度*和合外力的關(guān)系；

　�、诒３盅芯繉ο笫艿降暮贤饬σ欢〞r(shí)，研究加速度*和質(zhì)量的關(guān)系。

　　然后綜合兩次的研究結果，進(jìn)行推理和歸納，便可找出*與、三者之間存在的關(guān)系。

　　……

　　教師在確定研究方法后，簡(jiǎn)單地介紹“控制變量法”。

　　說(shuō)明初中階段學(xué)生曾多次應用過(guò)控制變量法。如果學(xué)生回答有誤，教師啟發(fā)學(xué)生回憶：研究電流與電壓和電阻這三者關(guān)系所采用的方法。

　　2．設計實(shí)驗方案

　　教師進(jìn)一步引導學(xué)生設計實(shí)驗方案。

　　讓學(xué)生以小組為單位設計探究方案：包括使用哪些實(shí)驗器材，如何進(jìn)行操作，如何采集數據等？（要求學(xué)生把設計的方案簡(jiǎn)要地寫(xiě)在紙上）。

　　教師巡視給予必要的指導。

　　……

　　選擇較有代表性方案的小組派代表上臺簡(jiǎn)要敘述本組設計的方案（用實(shí)物投影儀把學(xué)生寫(xiě)在紙上的方案投影出來(lái)），讓全班同學(xué)進(jìn)行交流。大家在互相啟發(fā)、補充的過(guò)程中形成較為完善的方案。

　　預測學(xué)生設計的實(shí)驗方案可能是：

　　方案一：用小車(chē)、電火花打點(diǎn)計時(shí)器、紙帶、長(cháng)木板、細線(xiàn)、小桶、鉤碼、天平、砝碼、刻度尺、墊木等器材，研究小車(chē)的運動(dòng)。用天平分別測出小車(chē)的質(zhì)量，測出小桶的質(zhì)量與小桶中砝碼，把小桶與小桶中砝碼的總重力當作小車(chē)受到的拉力，從打點(diǎn)計時(shí)器打出的紙帶上測量并算出，由計算出小車(chē)的加速度。

　　方案二：以氣墊導軌、氣源、兩個(gè)光電門(mén)、數字計時(shí)器、滑塊、滑片、刻度尺、細線(xiàn)、小桶、砝碼、天平為器材研究滑塊的運動(dòng)。用天平測出滑塊和滑片的質(zhì)量滑塊M，測出小桶與小桶中砝碼的質(zhì)量，把小桶與小桶中砝碼的總重力當作滑塊受到的拉力，用光電門(mén)和數字計時(shí)器自動(dòng)測出滑塊運動(dòng)經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)時(shí)的速度、，以及這一過(guò)程所用的時(shí)間t，再通過(guò)公式算出滑塊的加速度。

　　……

　　說(shuō)明：①在學(xué)生交流討論實(shí)驗設計的方案中，要有較充分的時(shí)間讓他們對各種方案闡述自己的觀(guān)點(diǎn)，反思方案中的問(wèn)題，同時(shí)教師要參與學(xué)生的討論分析，啟發(fā)引導學(xué)生形成較為完善的實(shí)驗方案。

　�、谕瑫r(shí)應注意有些學(xué)生可能有別的方案，要鼓勵和認真對待，在課堂時(shí)間不足的情況下，可在課外指導學(xué)生去探究。

　�、墼谠O計測拉力的方法時(shí)，教師要告訴學(xué)生：把小桶與小桶中砝碼的總重力當作研究對象受到的拉力、這是有條件的，即<<。同時(shí)可以把這一條件作為學(xué)生的課外探究課題。

　�、茉趯�(shí)驗中，只需測出小桶的質(zhì)量，然后通過(guò)加減小桶中砝碼的質(zhì)量來(lái)改變對研究對象的拉力，這可以節約測量砝碼所需的時(shí)間。

　　3．進(jìn)行實(shí)驗探究和數據處理

　�、僖龑�學(xué)生從實(shí)驗誤差、實(shí)驗操作等方面來(lái)分析比較兩種方案的差別。

　　師生共同確定用“方案二”進(jìn)行實(shí)驗探究，同時(shí)確定實(shí)驗的具體步驟和注意事項。并用課件顯示實(shí)驗的具體步驟和注意事項。

　　說(shuō)明“方案二”便于操作，且實(shí)驗誤差較小。用課件顯示具體的實(shí)驗步驟，有助于學(xué)生較為規范地完成實(shí)驗。

　�、诮榻B并演示CAI課件的功能

　�、瘢當祿�計算：將測出、、t等數據輸入計算機的數據處理表格后、計算機將自動(dòng)算出相應的加速度，將輸入計算機后將自動(dòng)算出合外力；Ⅱ．自動(dòng)描點(diǎn)連線(xiàn)制圖的功能；Ⅲ．通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可達到數據共享。

　�、蹖W(xué)生以小組為單位，分工合作進(jìn)行實(shí)驗探究，并把實(shí)驗數據輸入計算機（使用移動(dòng)PC并接入校園網(wǎng)）。

　　教師巡視，注意學(xué)生儀器使用是否得當，必要時(shí)給予指導。

　�、苷{用多組學(xué)生的實(shí)驗數據，讓學(xué)生分析與、與的定量關(guān)系。

　　初步得出：與F成正比，與成反比（與1/成正比）。

　�、菀龑�學(xué)生應用CAI課件，采用圖象法處理實(shí)驗數據。

　　師生共同得出結論：與成正比、與成反比。

　　說(shuō)明：在CAI課件中定義坐標軸的數值和單位，同時(shí)調用已存的實(shí)驗數據，計算機將在坐標系中自動(dòng)描點(diǎn)、連線(xiàn)得到實(shí)驗數據的關(guān)系圖象，由此判斷數據的關(guān)系。其中與的關(guān)系可轉變?yōu)榕c1/的關(guān)系來(lái)做圖。

　�。ㄋ模┗仡櫩偨Y深化認識

　　學(xué)生回顧本節課的探究過(guò)程以及探究過(guò)程中使用的物理思想和方法，歸納總結這節課的知識要點(diǎn)，提出自己在學(xué)習中存在的疑問(wèn)。

　　教師答疑，深化知識。

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