《牛顿第二定理》教学设计 教学目标 1、知识目标： （1）通过演示实验了解加速度、质量和组合外力之间的数量关系； （2）能够用准确的文字表达牛顿第二定理，并掌握其物理表达式。 （3）通过加速度、质量和合外力的数量关系，深刻理解力是加速度产生的规律； （4）知道加速度方向与合成外力方向的矢量关系，理解加速度与外力的关系。 （5）能够运用运动学知识和牛顿第二定理解决相关动力学问题。 2、能力目标：通过论证实验和数据处理，培养中学生观察、分析、总结的能力； 通过处理实际问题，培养良好的书面表达能力。 3、德育目标：培养严肃的科学态度、严谨有序的思维习惯。 让中学生了解化学研究问题的一种方法——控制变量的方法。 重难点分析 1、牛顿第二定理是热学的重点，也是牛顿三大定理的核心。 本课的重点是让中学生通过演示实验总结加速度、力和质量之间的关系，并得到牛顿第二定理。 因此，在实验中应明确实验装置的原理，特别是借助控制变量的研究思路和技术。 在实验中，还要有意识地培养中学生的观察能力和处理观察到的数据的能力，让中学生感受到数学的研究方法，以增强他们的科学素养。 2、全面深入地理解牛顿第二定理、规律的把握及其广泛应用是本节的难点。
牛顿第二定理F=ma是指作用在物体上的合外力，m是物体的质量，a是物体的加速度。 加速度的方向与力的方向相同，加速度的大小由力与质量的比值决定。 公式F=ma是SI中的表达式。 有针对性的练习可以加深对牛顿第二定理的了解。 3、牛顿第二定理的重要特征： (1)向量性：牛顿第二定理多项式是向量表达式。 合外力的方向就是加速度的方向。 (2)瞬时：加速度和合外力是瞬时相关的。 力量意味着加速。 某一时刻的合外力对应于某一时刻的加速度。 当力改变时，加速度改变。 当合外力为零时，加速度消失。 （3）对应：牛顿第二定理研究的对象是粒子。 定理中合成的外力和加速度对应于同一个研究对象——质量为m的质点。 教学方法 实验法、讲授法、归纳法 教材分析及教学建议 人体所受的外力F与物体的质量m之间的定量关系。 在教学中，中学生首先应了解本节所要研究的问题（数量关系）和技能（实验研究）。 因为这是一个同时与两个数学量相关的多元问题的实验研究，所以班主任应该向中学生解释，实验研究的方法一直都是从简单的情况开始，比如保持物体的质量不变，研究物体的加速度与外力的关系，然后保持外力不变，研究物体的加速度与物体的质量的关系，即就是用控制变量的思想和方法来研究，最后用物理方法得到由实验得到的a的关系。
有多种方法可以研究加速度、力和质量之间的关系。 课本上的方式比较简单，课堂演示比较靠谱。 这个实验也可以采用边讲边实验的方法，以调动中学生的积极性。 实验中，关于卡车上的拉力，只需要中学生知道什么情况下可以认为近似等于重物的重量，不需要进一步证明。 实验中用卡车的位移来比较加速度的大小，这一点中学生一定很清楚。 研究牛顿第二定理的实验也可以用气垫滑轨来做，以获得更好的定量关系。 2、在讲解牛顿第二定理时，还可以使用本资料库中的研究课《牛顿第二定理》，利用师生交流和人机交互，突出中学生的主体地位。 3、由比例公式推导出牛顿第二定理的表达式。 让中学生清楚地认识到比例常数k=1只能通过选择合适的单位来实现。 国际单位制是一种合适的单位制。 这里，不需要指定其他单位制。 4、要理解牛顿第二定理的确切含义，需要指出以下几点： 牛顿第二定理公式中的F 和 代表物体所受外力的总和，而不是其中的一个或几个。 牛顿第二定理的公式具有所谓的“矢量性”，即公式中定理的公式具有所谓的“瞬时性”，即物体在某一时刻的加速度与此时的合外力：当合外力发生变化时，加速度急剧变化； 所产生的外力在某一点停止作用，加速度也就消失。 如果中学生的基础知识比较好，班主任还可以简单介绍一下力的独立作用原理，即几个力同时作用在一个物体上，每个力都引起自己的加速度，如下如果没有其他力量存在。
5、通过实例和练习，中学生应熟悉用牛顿第二定理的公式解决问题。 为了获得合成外力，必须综合运用有关力合成的知识； 为了获得加速度，必须综合运用运动学知识。 在解决问题中，注重培养分析问题、解决问题的能力。 6、关于质量和重量的关系，小学已经给出了公式G=mg，其中g为G的比值。中学生学习了牛顿第二定理后，应该知道这是牛顿第二定理的应用定理的一种特殊情况，即当物体只受到重力时，力的加速度。 7、本节教学可采用探究式教学法，将班主任的演示实验改为中学生的小组实验。 并利用《牛顿第二定理》课件，边做边讨论，启发中学生探索加速度、力和质量之间的关系，最后在班主任的指导下，得出牛顿第二定理。 教学用品 1、中学生分组实验牛顿第二定理设备（木板、小车、打点计时器、电源、小管、细线、砝码、天平、秤、纸带等）。 2、电脑及自制软件、电视（供展示用）。 主要教学过程 （一）引入新课 根据牛顿第一定理，力是改变物体运动状态的原因。 物体运动状态的变化就是物体运动速度的变化，即加速度不为零。 因此，力是加速度的原因，加速度又与力有关。 从牛顿第一定理也可以知道：所有物体始终保持静止或匀速直线运动状态，这些性质称为惯性。 而质量是物体惯性大小的度量，那么物体运动的加速度与物体的质量和力之间有什么关系呢？ 我们通过实验来探索。
（二）教学流程设计 1.实验设计 （1）启发中学生得到如下实验方法：对于一个物体（m不变），不加力时加速度为零，不加力时加速度为零。施加力时为零。 力越大，加速度越大。 常数）作用于不同质量小和易驱动质量的物体，质量越小，加速度越大。 也就是说，在研究三个变量之间的关系时，应保持其中一个变量不变，即控制变量的方式。 （2）启发中学生了解如下实验原理：测量物体加速度的方法有很多种，如用打点计时器、分析纸带等。这种方法比较准确，但需要时间。找到一种用其他化学量直观地响应加速度大小的方法，从运动公式可知，同时位移与加速度成反比。 我们的实验是通过两辆卡车同时的位移来反映加速度与力和质量之间的关系。 2 实验装置 本文描述的装置略有改进。 重新装上图1三个位置的光滑金属环，控制排线位置不致开裂； 另外，两根绳子可以通过环a结合在一起，可以直接用手操作，防止铁夹操作困难。 即使这样阻力减小了，也只需要让木板稍微前倾即可平衡摩擦力。 板侧面的刻度用于读取位移。 3.实验过程（并演示多媒体教案） 10 （1）加速度与力的关系 用两辆相同的卡车满足； 将一个钩子和两个钩子挂在相连的小车的绳端上，使F1=F2。 将两辆推车拉到同一起点并记下位置。 松手后，经过一段时间后，使两车同时停止，满足相同的时间t。
读出第二辆卡车的位移并填入表1：第一次和第二次m/kgF1/卡车10.20.20.320.30.31卡车20.20.20.10.150.10改变F重复实验，（2）之间的关系加速度和质量为卡车1加上0.2kg重量，使m1=2m2； 两车绳端各挂一个钩子，使F1=F2。 11点将两辆卡车拉到同一起点，释放一段时间物理牛顿第一定律思维导图，使它们同时停下来。 读出主要卡车的排量并将其包含在表2中：可以比较第一次0.10.40.15卡车0.10.20.31第二次。 】预演示联觉： 1、实验原理是什么？ 使用什么样的研究方法？ 2、实验中应观察到哪些现象？ 记录什么数据？ 3. 从数据分析中可以得出什么推论？ 演示过程：取两辆质量相同的货车，放在光滑的水平板上，将绳子的另一端越过定滑轮，两侧各挂一块板，板内分别放不同数量的重物，使两辆货车处于拉紧状态。 12 用它来做加速练习。 拉力可以认为等于重物（包括配重板）的重量。 卡车的质量和力可以通过增加或减少重量来改变。 卡车的前端也用绳子绑着。 用夹子夹住两根绳子，可以同时控制两辆货车，使它们同时移动和停止。 4． 定理介绍 (1) 由上述实验结果可以得出：物体的加速度与斥力成反比，与物体的质量成反比，这是牛顿第二定理的基本关系。
写成物理表达式ma (2) 上式可以写成方程F=kma，其中k是比例常数。 如果式中的化学量选择合适的单位，则可以使k=1，且公式更简单。 在国际单位制中，力的单位是牛顿。 牛顿的单位是根据牛顿第二定理定义的：使质量为1kg的物体形成1m/s的加速度的力为1N，即1N=1kgm/s。 可见，如果使用国际单位制中的所有单位，则可以是13使得k=1，因此公式简化为F=ma，这就是牛顿第二定理的物理公式。 (3)当物体受到多种力的作用时，牛顿第二定理也是正确的，但此时F代表外力对物体的合力。 牛顿第二定理更笼统的描述是：物体的加速度与其所受到的外力的合力成反比，与物体的质量成正比，加速度的方向与物体的质量方向相同。所产生的外力。 物理式为：ma5。 定理的理解 牛顿第二定理是通过物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情况引入的。 在某个时刻。 还需要注意的是，定理的最后一句是加速度方向与合力外力的关系。 也就是说，该定理是矢量的、瞬时的、独立的物理牛顿第一定律思维导图，因此在掌握牛顿第二定理时应注意以下几点：（1）定理14中各化学量的意义及关系是几个化学量的质量和。对象。
a表示研究对象与合力的方向相同。 （2）定理的数学意义由定理可知：当物体所受的总外力一定时，加速度也一定，物体做匀速直线运动； 当总外力随时间变化时，加速度也随时间变化； 总外力 当加速度为零时，加速度也为零，物体处于静止或匀速直线运动状态。 牛顿第二定律以简单的物理方式表达了运动与力之间的关系。 6、巩固练习 （1）由牛顿第二定理可知，无论力多小，物体都可以加速。 当我们试图举起一个重物时，我们无法举起它。 这与牛顿第二定理矛盾吗？ 为什么？ 答：不存在矛盾。 根据公式F=ma15力，无论多小的力能使物体形成加速度，这个力都应该是合外力。 现在用力举起重物时，该物体仍处于静止状态，说明合力为零。 由受力分析可知F+N-mg=0。 (2) 如果对静止的物体施加力，该物体会加速运动，对吧？ 答：有一点。 原因与上面相同。 （3）下列说法错误的是？ 为什么？ A。 物体所受的净外力越大，其加速度就越大。 物体所受的净外力越大，其速度越大。 C。 物体在外力的作用下做匀加速直线运动。 当合力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。 D． 如果物体的加速度保持恒定，则它必须受到恒定的力的作用。 该说法是错误的。 根据牛顿第二定律，作用在物体上的合外力决定了物体的加速度。 加速度的大小与速度的大小无关。 因此，B的说法是错误的。 物体的匀加速是指加速度方向与速度方向相同。 当合外力减小但方向不变时，加速度减小，但方向16也不变，因此物体仍以加速度运动，速度减小。 C 语句错误。 加速度是一个矢量，其方向与净外力的方向相同。 加速度的大小保持不变，如果方向改变，则合力的方向也必然改变。 D 是错误的。