?人教版高中物理必修1教學(xué)設(shè)計(jì)

課題
牛頓第二定律
單元
4
學(xué)科
物理
年級(jí)
高一
教材
分析
本節(jié)教材是人教版物理第四章第3節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是真正一樣上運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)之間的重要橋梁的建立。不僅在必修一乃至整個(gè)高中階段的的重要內(nèi)容。
本節(jié)在分析上節(jié)課實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了牛頓第二定律的內(nèi)容表述，定量的回答了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化--加速度與它所受的外力之間關(guān)系，得出了牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
同時(shí)本節(jié)教材突出了力的單位1N的物理意義，啟下為下一節(jié)力學(xué)單位制的內(nèi)容做準(zhǔn)備。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
一，知識(shí)與技能
1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容；知道牛頓第二定律表達(dá)式的物理意義和特性。
2．知道國(guó)際單位制中力的單位是怎樣定義的
3．知道量度式a=與決定式a=的區(qū)別。
4．能運(yùn)用牛頓第二定律解決實(shí)際問(wèn)題
二，過(guò)程與方法
通過(guò)上一節(jié)課實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，定量的分析回答加速度產(chǎn)生的原因是力。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
物理觀念：用數(shù)學(xué)表達(dá)式加深理解牛頓第二定律的。
科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)合理提出假設(shè)并證明的科學(xué)思維，并學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)處理。
價(jià)值觀：通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出自然規(guī)律；在討論中認(rèn)識(shí)自然規(guī)律；在解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中應(yīng)用自然規(guī)律。

重點(diǎn)
牛頓第二定律的理解
難點(diǎn)
牛頓第二定律的應(yīng)用

教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
從牛頓第一定律認(rèn)識(shí)到一個(gè)物體不受力它處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。那么一個(gè)物體受到力，他就有加速度產(chǎn)生，那力，加速度之間到底有什么關(guān)系呢？
通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道當(dāng)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與它所受力成正比。
加速度與力的關(guān)系

用數(shù)學(xué)式子表示就是：a∝F
（2）當(dāng)保持物體受力不變時(shí)，物體的加速度跟質(zhì)量成反比。
加速度與質(zhì)量的關(guān)系

用數(shù)學(xué)式子表示就是：a ∝1/m
力、加速度、質(zhì)量到底有沒(méi)有具體的數(shù)量關(guān)系？今天我們來(lái)找出這個(gè)數(shù)量關(guān)系




學(xué)生回顧加速度與力的關(guān)系
以及加速度與質(zhì)量的關(guān)系








溫故而知新為牛頓第二定律做鋪墊





講授新課
一、牛頓第二定律的表達(dá)式
思考討論：小車的加速度 a 與它所受的作用力 F 成正比，與它的質(zhì)量 m 成反比。那么，對(duì)于任何物體都是這樣的嗎？

甲 猜想中的 a-F 圖像

乙 根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)作出的 a-F 圖像
多次類似的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線，而這些直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)又都十分接近原點(diǎn)。大量的實(shí)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)都可以得出：物體的加速度 a 與它所受的作用力 F 成正比，與它的質(zhì)量 m 成反比。
1、牛頓第二定律的內(nèi)容
物體加速度的大小跟它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。
2、牛頓第二定律可表述為：a ∝F/m 也可以寫成等式：F ＝ kma
其中 k 是比例系數(shù)。
3、牛頓第二定律更一般的表述：
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。
F合 ＝ kma
牛頓第二定律不僅闡述了力、質(zhì)量和加速度三者數(shù)量間的關(guān)系，還明確了加速度的方向與力的方向一致。
思考與討論：
取質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是米每二次方秒（m/s2 ），根據(jù)上述牛頓第二定律中加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，我們應(yīng)該怎樣確定力的單位？
在F ＝ ma公式中： 當(dāng) k ＝ 1 時(shí)，質(zhì)量為 1 kg 的物體在某力的作用下獲得1 m/s 2 的加速度，代值可得F ＝ ma ＝ 1 kg·m/s2
所以力 F的單位就是千克米每二次方秒。
二、力的單位
1、力 F的單位
F ＝ ma ＝ kg·m/s2 讀作：千克米每二次方秒。
出示圖片:牛頓
后人為了紀(jì)念牛頓，把它稱作“牛頓”，用符號(hào) N 表示
2、牛頓第二定律的表述
（1）在質(zhì)量的單位取千克（kg），加速度的單位取米每二次方秒（m/s2 ），力的單位取牛頓（N）時(shí)：
F ＝ ma
思考與討論1：一個(gè)物體會(huì)受到好幾個(gè)力，那根據(jù)牛頓第二定律求物體加速度是，F(xiàn)的值代入哪個(gè)力的值？
力的獨(dú)立性原理:物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度，就像其他力不存在一樣，這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立性原理。既然求物體的加速度，那力應(yīng)該代入物體受到的合力
思考與討論2：一個(gè)物體受到力，但不會(huì)立即開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，是不是加速度會(huì)產(chǎn)生的慢一些？
物體的運(yùn)動(dòng)還跟時(shí)間加速度大小有關(guān)。
加速度與合外力存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系：同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)變化。
思考與討論3：求物體的加速度時(shí)，能不能先單獨(dú)求各個(gè)力的加速度，然后各個(gè)加速度用平行四邊形法則求和可以么？
完全可以，但建議用合力一次性求和加速度。
思考與討論4：由牛頓第二定律說(shuō)一說(shuō)為什么描述物體慣性的物理量是質(zhì)量？
由牛頓第二定律：F ＝ ma可知在確定的作用力下，決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度（加速度）的因素是物體的質(zhì)量。
（3）理解牛頓第二定律:
①同體性:F、m、a對(duì)應(yīng)于同一物體。
②統(tǒng)一性:統(tǒng)一用國(guó)際制的單位
③同時(shí)（瞬時(shí)）性:a與F總是同生同滅同變化
④矢量性:a與F 的方向總是相同
⑤牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適應(yīng)范圍：是對(duì)宏觀、低速物體；
三、牛頓第二定律的應(yīng)用
應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟：
1、確定研究對(duì)象。
2、對(duì)研究對(duì)象受力分析，畫出受力圖。
3、建立直角坐標(biāo)系，寫出平衡方程，求合力。
4.根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解。
牛頓第二定律的解題思路
F=ma
牛頓運(yùn)動(dòng)定律是運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)中間的橋梁。
（1）從“運(yùn)動(dòng)學(xué)”河岸去“力學(xué)”河岸，必須靠“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”這個(gè)橋梁，反之也是。

例題1：3．如圖，重為100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平拉力，才能使它從原地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。木箱從原地移動(dòng)以后，用30N的水平拉力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)用65N的水平力拉著木箱運(yùn)動(dòng)時(shí)，木箱的加速度為(取g＝10m/s2)

A．6.5m/s2 B．3.5m/s2
C．3.0m/s2 D．0.3m/s2
【答案】B
由題意可知，木箱與地面間的滑動(dòng)摩擦力為30N，由牛頓第二定律得

故選B。
例題2：如圖所示，質(zhì)量為m=4kg的物體置于水平地面上，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，對(duì)物體施加20N的斜向上的力F， F與水平面夾角為α=370，物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8．求:

（1）物體受地面的摩擦力的大小;
（2）物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小．
【答案】（1）14N（2）0.5m/s2
【詳解】
對(duì)物體進(jìn)行物體受力分析，并對(duì)力F進(jìn)行分解，如圖所示

則，F(xiàn)x = Fcosα=16N
Fy = Fsinα=12N
物體在豎直方向上平衡，可知 Fsinα+FN=mg
水平面對(duì)物體的支持力為FN=28N
物塊在水平面上的摩擦力為f=μFN=14N

課堂練習(xí)
1．由牛頓第二定律可知，無(wú)論多么小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度，但用較小的力去推地面上很重的物體時(shí)，物體仍然靜止，這是因?yàn)椋ā　。?br /> A．物體所受合外力為零
B．物體有加速度，但太小，不易被察覺(jué)
C．推力小于物體的重力
D．推力小于摩擦力
【答案】A
2．靜止在光滑水平面上的物體，在開(kāi)始受到水平拉力的瞬間，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．物體立刻產(chǎn)生加速度，但此時(shí)速度為零
B．物體立刻運(yùn)動(dòng)起來(lái)，有速度，但加速度還為零
C．速度與加速度都為零
D．速度與加速度都不為零
【答案】A
3．如圖所示，質(zhì)量為m的物體P與車廂的豎直面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，要使物體P不下滑，車廂的加速度的最小值為_(kāi)_______ m/s2 (設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)

【答案】
【詳解】
對(duì)物塊，在豎直方向上有：f=mg，因?yàn)閒=μN(yùn)，解得最小彈力為： ，根據(jù)牛頓第二定律得：N=ma，解得最小加速度為： ．

拓展提高
1．．將質(zhì)量為0.5 kg的小球，以30 m/s的速度豎直上拋，經(jīng)過(guò)2.5 s小球到達(dá)最高點(diǎn)(取g＝10 m/s2)．求：
(1)小球在上升過(guò)程中受到的空氣的平均阻力；
(2)小球在最高點(diǎn)時(shí)的加速度大小；
(3)若空氣阻力不變，小球下落時(shí)的加速度為多大？
【答案】(1)1 N　(2)10 m/s2　(3)8 m/s2
【詳解】
(1)設(shè)小球上升時(shí)，加速度為a，空氣的平均阻力為F
則
v＝at
mg＋F＝ma
把v＝30 m/s，t＝2.5 s，m＝0.5kg代入得
F＝1N
(2)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，因速度為零，故不受空氣阻力，故加速度大小為g，即10 m/s2
(3)當(dāng)小球下落時(shí)，空氣阻力的方向與重力方向相反，設(shè)加速度為a′，則
mg－F＝ma′
得
a′＝8 m/s2
【點(diǎn)睛】
（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間公式求出小球上升過(guò)程中的加速度大小，結(jié)合牛頓第二定律求出上升過(guò)程中的空氣的平均阻力；
（2）由于空氣阻力與速度有關(guān)，所以在最高點(diǎn)速度為零，阻力為零，結(jié)合牛頓第二定律求出小球在最高點(diǎn)的加速度大?。?br /> （3）根據(jù)牛頓第二定律求出小球下落時(shí)的加速度大?。?br />




學(xué)生思考討論觀察圖片














學(xué)生歸納總結(jié)
牛頓第二定律的內(nèi)容





理解掌握牛頓第二定律更一般的表述：






學(xué)生思考討論





















學(xué)生思考討論



學(xué)生思考討論




學(xué)生思考討論


學(xué)生思考討論














學(xué)生理解記憶










學(xué)生理解分析例題1

































學(xué)生理解分析例題2




























































學(xué)生練習(xí)










讓學(xué)生了解對(duì)于任何物體物體的加速度 a 與它所受的作用力 F 成正比，與它的質(zhì)量 m 成反比。
都是成立的。









鍛煉學(xué)生的歸納總結(jié)能力






加深學(xué)生對(duì)牛頓第二定律的理解







掌握力的單位的推導(dǎo)




















掌握加速度 a 的方向與力F的方向是一致的。

掌握加速度與合外力存在著瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系


掌握力和加速度的因果關(guān)系

進(jìn)一步理解質(zhì)量是慣性大小的唯一量度












掌握應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟。








鞏固運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律
的應(yīng)用
































掌握用平行四邊形定則和正交分解兩種解題拓展了學(xué)生的思路


























































鞏固本節(jié)知識(shí)










課堂小結(jié)
1、內(nèi)容:物體加速度與合外力F合成正比，與質(zhì)量m成反比，加速度方向與合外力方向相同。F合=ma
2、利用牛頓定律解題步驟：
（1）確定研究對(duì)象。
（2）受力分析，并求出處合力，并寫出平衡方程。
（3）建立直角坐標(biāo)系，求出合力。
（4）根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律列方程并求解。
梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流
根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對(duì)性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。
板書
一、牛頓第二定律的表達(dá)式
1、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。
F合=kma
二、力的單位
1、力的單位：F ＝ ma ＝ kg·m/s2 讀作：千克米每二次方秒。
2、牛頓第二定律：F合=kma
三、牛頓第二定律的應(yīng)用
利用牛頓定律解題步驟
1、確定研究對(duì)象。
2、受力分析，并求出處合力，并寫出平衡方程3、選取正方向或建立坐標(biāo)系，通常以速度的方向?yàn)檎较颉?br /> 4.根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解。







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