《牛頓第二定理》教學設計 教學目標 1、知識目標： （1）通過演示實驗了解加速度、質量和組合外力之間的數量關系； （2）能夠用準確的文字表達牛頓第二定理，并掌握其物理表達式。 （3）通過加速度、質量和合外力的數量關系，深刻理解力是加速度產生的規律； （4）知道加速度方向與合成外力方向的矢量關系，理解加速度與外力的關系。 （5）能夠運用運動學知識和牛頓第二定理解決相關動力學問題。 2、能力目標：通過論證實驗和數據處理，培養中學生觀察、分析、總結的能力； 通過處理實際問題，培養良好的書面表達能力。 3、德育目標：培養嚴肅的科學態度、嚴謹有序的思維習慣。 讓中學生了解化學研究問題的一種方法——控制變量的方法。 重難點分析 1、牛頓第二定理是熱學的重點，也是牛頓三大定理的核心。 本課的重點是讓中學生通過演示實驗總結加速度、力和質量之間的關系，并得到牛頓第二定理。 因此，在實驗中應明確實驗裝置的原理，特別是借助控制變量的研究思路和技術。 在實驗中，還要有意識地培養中學生的觀察能力和處理觀察到的數據的能力，讓中學生感受到數學的研究方法，以增強他們的科學素養。 2、全面深入地理解牛頓第二定理、規律的把握及其廣泛應用是本節的難點。
牛頓第二定理F=ma是指作用在物體上的合外力，m是物體的質量，a是物體的加速度。 加速度的方向與力的方向相同，加速度的大小由力與質量的比值決定。 公式F=ma是SI中的表達式。 有針對性的練習可以加深對牛頓第二定理的了解。 3、牛頓第二定理的重要特征： (1)向量性：牛頓第二定理多項式是向量表達式。 合外力的方向就是加速度的方向。 (2)瞬時：加速度和合外力是瞬時相關的。 力量意味著加速。 某一時刻的合外力對應于某一時刻的加速度。 當力改變時，加速度改變。 當合外力為零時，加速度消失。 （3）對應：牛頓第二定理研究的對象是粒子。 定理中合成的外力和加速度對應于同一個研究對象——質量為m的質點。 教學方法 實驗法、講授法、歸納法 教材分析及教學建議 人體所受的外力F與物體的質量m之間的定量關系。 在教學中，中學生首先應了解本節所要研究的問題（數量關系）和技能（實驗研究）。 因為這是一個同時與兩個數學量相關的多元問題的實驗研究，所以班主任應該向中學生解釋，實驗研究的方法一直都是從簡單的情況開始，比如保持物體的質量不變，研究物體的加速度與外力的關系，然后保持外力不變，研究物體的加速度與物體的質量的關系，即就是用控制變量的思想和方法來研究，最后用物理方法得到由實驗得到的a的關系。
有多種方法可以研究加速度、力和質量之間的關系。 課本上的方式比較簡單，課堂演示比較靠譜。 這個實驗也可以采用邊講邊實驗的方法，以調動中學生的積極性。 實驗中，關于卡車上的拉力，只需要中學生知道什么情況下可以認為近似等于重物的重量，不需要進一步證明。 實驗中用卡車的位移來比較加速度的大小，這一點中學生一定很清楚。 研究牛頓第二定理的實驗也可以用氣墊滑軌來做，以獲得更好的定量關系。 2、在講解牛頓第二定理時，還可以使用本資料庫中的研究課《牛頓第二定理》，利用師生交流和人機交互，突出中學生的主體地位。 3、由比例公式推導出牛頓第二定理的表達式。 讓中學生清楚地認識到比例常數k=1只能通過選擇合適的單位來實現。 國際單位制是一種合適的單位制。 這里，不需要指定其他單位制。 4、要理解牛頓第二定理的確切含義，需要指出以下幾點： 牛頓第二定理公式中的F 和 代表物體所受外力的總和，而不是其中的一個或幾個。 牛頓第二定理的公式具有所謂的“矢量性”，即公式中定理的公式具有所謂的“瞬時性”，即物體在某一時刻的加速度與此時的合外力：當合外力發生變化時，加速度急劇變化； 所產生的外力在某一點停止作用，加速度也就消失。 如果中學生的基礎知識比較好，班主任還可以簡單介紹一下力的獨立作用原理，即幾個力同時作用在一個物體上，每個力都引起自己的加速度，如下如果沒有其他力量存在。
5、通過實例和練習，中學生應熟悉用牛頓第二定理的公式解決問題。 為了獲得合成外力，必須綜合運用有關力合成的知識； 為了獲得加速度，必須綜合運用運動學知識。 在解決問題中，注重培養分析問題、解決問題的能力。 6、關于質量和重量的關系，小學已經給出了公式G=mg，其中g為G的比值。中學生學習了牛頓第二定理后，應該知道這是牛頓第二定理的應用定理的一種特殊情況，即當物體只受到重力時，力的加速度。 7、本節教學可采用探究式教學法，將班主任的演示實驗改為中學生的小組實驗。 并利用《牛頓第二定理》課件，邊做邊討論，啟發中學生探索加速度、力和質量之間的關系，最后在班主任的指導下，得出牛頓第二定理。 教學用品 1、中學生分組實驗牛頓第二定理設備（木板、小車、打點計時器、電源、小管、細線、砝碼、天平、秤、紙帶等）。 2、電腦及自制軟件、電視（供展示用）。 主要教學過程 （一）引入新課 根據牛頓第一定理，力是改變物體運動狀態的原因。 物體運動狀態的變化就是物體運動速度的變化，即加速度不為零。 因此，力是加速度的原因，加速度又與力有關。 從牛頓第一定理也可以知道：所有物體始終保持靜止或勻速直線運動狀態，這些性質稱為慣性。 而質量是物體慣性大小的度量，那么物體運動的加速度與物體的質量和力之間有什么關系呢？ 我們通過實驗來探索。
（二）教學流程設計 1.實驗設計 （1）啟發中學生得到如下實驗方法：對于一個物體（m不變），不加力時加速度為零，不加力時加速度為零。施加力時為零。 力越大，加速度越大。 常數）作用于不同質量小和易驅動質量的物體，質量越小，加速度越大。 也就是說，在研究三個變量之間的關系時，應保持其中一個變量不變，即控制變量的方式。 （2）啟發中學生了解如下實驗原理：測量物體加速度的方法有很多種，如用打點計時器、分析紙帶等。這種方法比較準確，但需要時間。找到一種用其他化學量直觀地響應加速度大小的方法，從運動公式可知，同時位移與加速度成反比。 我們的實驗是通過兩輛卡車同時的位移來反映加速度與力和質量之間的關系。 2 實驗裝置 本文描述的裝置略有改進。 重新裝上圖1三個位置的光滑金屬環，控制排線位置不致開裂； 另外，兩根繩子可以通過環a結合在一起，可以直接用手操作，防止鐵夾操作困難。 即使這樣阻力減小了，也只需要讓木板稍微前傾即可平衡摩擦力。 板側面的刻度用于讀取位移。 3.實驗過程（并演示多媒體教案） 10 （1）加速度與力的關系 用兩輛相同的卡車滿足； 將一個鉤子和兩個鉤子掛在相連的小車的繩端上，使F1=F2。 將兩輛推車拉到同一起點并記下位置。 松手后，經過一段時間后，使兩車同時停止，滿足相同的時間t。
讀出第二輛卡車的位移并填入表1：第一次和第二次m/kgF1/卡車10.20.20.320.30.31卡車20.20.20.10.150.10改變F重復實驗，（2）之間的關系加速度和質量為卡車1加上0.2kg重量，使m1=2m2； 兩車繩端各掛一個鉤子，使F1=F2。 11點將兩輛卡車拉到同一起點，釋放一段時間物理牛頓第一定律思維導圖，使它們同時停下來。 讀出主要卡車的排量并將其包含在表2中：可以比較第一次0.10.40.15卡車0.10.20.31第二次。 】預演示聯覺： 1、實驗原理是什么？ 使用什么樣的研究方法？ 2、實驗中應觀察到??哪些現象？ 記錄什么數據？ 3. 從數據分析中可以得出什么推論？ 演示過程：取兩輛質量相同的貨車，放在光滑的水平板上，將繩子的另一端越過定滑輪，兩側各掛一塊板，板內分別放不同數量的重物，使兩輛貨車處于拉緊狀態。 12 用它來做加速練習。 拉力可以認為等于重物（包括配重板）的重量。 卡車的質量和力可以通過增加或減少重量來改變。 卡車的前端也用繩子綁著。 用夾子夾住兩根繩子，可以同時控制兩輛貨車，使它們同時移動和停止。 4． 定理介紹 (1) 由上述實驗結果可以得出：物體的加速度與斥力成反比，與物體的質量成反比，這是牛頓第二定理的基本關系。
寫成物理表達式ma (2) 上式可以寫成方程F=kma，其中k是比例常數。 如果式中的化學量選擇合適的單位，則可以使k=1，且公式更簡單。 在國際單位制中，力的單位是牛頓。 牛頓的單位是根據牛頓第二定理定義的：使質量為1kg的物體形成1m/s的加速度的力為1N，即1N=1kgm/s。 可見，如果使用國際單位制中的所有單位，則可以是13使得k=1，因此公式簡化為F=ma，這就是牛頓第二定理的物理公式。 (3)當物體受到多種力的作用時，牛頓第二定理也是正確的，但此時F代表外力對物體的合力。 牛頓第二定理更籠統的描述是：物體的加速度與其所受到的外力的合力成反比，與物體的質量成正比，加速度的方向與物體的質量方向相同。所產生的外力。 物理式為：ma5。 定理的理解 牛頓第二定理是通過物體在恒力作用下做勻加速直線運動的情況引入的。 在某個時刻。 還需要注意的是，定理的最后一句是加速度方向與合力外力的關系。 也就是說，該定理是矢量的、瞬時的、獨立的物理牛頓第一定律思維導圖，因此在掌握牛頓第二定理時應注意以下幾點：（1）定理14中各化學量的意義及關系是幾個化學量的質量和。對象。
a表示研究對象與合力的方向相同。 （2）定理的數學意義由定理可知：當物體所受的總外力一定時，加速度也一定，物體做勻速直線運動； 當總外力隨時間變化時，加速度也隨時間變化； 總外力 當加速度為零時，加速度也為零，物體處于靜止或勻速直線運動狀態。 牛頓第二定律以簡單的物理方式表達了運動與力之間的關系。 6、鞏固練習 （1）由牛頓第二定理可知，無論力多小，物體都可以加速。 當我們試圖舉起一個重物時，我們無法舉起它。 這與牛頓第二定理矛盾嗎？ 為什么？ 答：不存在矛盾。 根據公式F=ma15力，無論多小的力能使物體形成加速度，這個力都應該是合外力。 現在用力舉起重物時，該物體仍處于靜止狀態，說明合力為零。 由受力分析可知F+N-mg=0。 (2) 如果對靜止的物體施加力，該物體會加速運動，對吧？ 答：有一點。 原因與上面相同。 （3）下列說法錯誤的是？ 為什么？ A。 物體所受的凈外力越大，其加速度就越大。 物體所受的凈外力越大，其速度越大。 C。 物體在外力的作用下做勻加速直線運動。 當合力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。 D． 如果物體的加速度保持恒定，則它必須受到恒定的力的作用。 該說法是錯誤的。 根據牛頓第二定律，作用在物體上的合外力決定了物體的加速度。 加速度的大小與速度的大小無關。 因此，B的說法是錯誤的。 物體的勻加速是指加速度方向與速度方向相同。 當合外力減小但方向不變時，加速度減小，但方向16也不變，因此物體仍以加速度運動，速度減小。 C 語句錯誤。 加速度是一個矢量，其方向與凈外力的方向相同。 加速度的大小保持不變，如果方向改變，則合力的方向也必然改變。 D 是錯誤的。