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牛顿第二定律说课


牛顿第二定律
说课人:洪新强

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说课内容:
教材分析 学情分析

教学目标
教学重点难点 教学方法 教学过程
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教材分析
本节的地位和作用
牛顿第二定律是在实验 基础上建立起来的重要 规律,也是动力学的核 心内容。牛顿第二定律 是牛顿第一定律的延续 ,是整个运动力学理论 的核心规律,也是本章 的重点和中心内容。

教学内容的认识
本节内容是在上节实验的 基础上,通过分析说明, 提出了牛顿第二定律的具 体表述,得到了牛顿第二 定律的数学表达式。突出 了力的单位“1牛顿”的 物理意义,并在最后通过 两个例题介绍牛顿第二定 律应用的基本思路。

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学生分析
知识 基础 在本节内容之前,学生已经做了“探究加速度 与力、质量的关系”这一实验,已定性地了解 加速度和力、质量的关系 。学生很自然地就 急于知道“加速度和力、质量是不是有具体的 数量关系呢?” 学生学习积极主动 ,对物理学习有着较浓厚 的兴趣;有较强的好奇心和求知欲,乐于探索 自然界的奥秘;敢于坚持正确的观点,勇于修 正错误;喜欢和同龄人在一起学习,有将自己 的见解与他人交流的愿望,具有团队精神。
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非智力 因素

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教学目标
知识与技能 (1)掌握牛顿第二定律的内容和数学表达式。 (2)理解表达式中各物理量的意义及相互关系。 (3)知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义 的。 (4)会用牛顿第二定律的表达式进行有关的计算。 过程与方法 (1)以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及 所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律。 (2)认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要 方法。

情感、态度与价值观: (1)渗透物理学研究方法的教育。 (2)初步体会牛顿第二定律在认识过程中的有效性和价值。

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教学重点难点
教学重点: 牛顿第二定律的理解。 教学难点:

牛顿第二定律的应用。

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可能

困难

学生受已有的经验和思维的影响,在牛顿第二 定律的理解上可能存在困难,牛顿第二定律是 什么?该怎么理解?

解决 方案

按照认知规律,循序渐进,让学生感受物理学 在认识自然上的本质性、深刻性、有效性。引 导学生进行必要的讨论,加强学生同伴互助, 重视尊重学生主体地位。

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教学方法
?直观演示法 ?提供观察、思考的机会
?提供表达、交流的机会 ?提供成功的机会

?指导性发现法
?讲授教学法

教与学

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教学过程
环节一:

创设情景,引入新知

环节二:

自主学习,获得新知

环节三:

分析讨论,理解新知

环节四:
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解决问题,运用新知
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看图片:
真空实验室里拍摄的 羽毛和苹果同时开始 下落的频闪照片。
引导学生分析: 苹果和羽毛下落的快慢一 样,说明两者的加速度相 同。

由上节课探究实验所得的结论,解释为什么 质量不同的物体加速度却相同?引入新课
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针对提出的问题, 学生自主学习

设置讨论中心点, 引导学生理解
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根据探究实验结论,自学课本,思考讨论下列问题

(1)牛顿第二定律的内容是什么? (2)表达式如何表示,各符号表示什么? (3)表达式中的各物理量单位是什么?
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引导学生自主分析:

m一定:a ? F
1 F 一定:a ? m
F a? m
F∝ma F=kma

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引导学生讨论总结:
(1)牛顿第二定律:物体加速度的大小跟作用力成正 比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与作用力的 方向相同。 (2)表达式:F=kma F表示物体所受的合外力,m表 示物体的质量,a表示物体的加速度。k为比例系数。 (3)取力的单位为牛顿,质量的单位为kg,加速度的 单位为m/s2。

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讨论主题:为什么取k为1而不取其他值?
设疑:1、仅是为了方便我们计 算吗? 2、k的取值是任意的,取 k=1是任意的吗,科学研究难道 这么随便?

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引导学生讨论总结:
当物体的质量是m=1kg、在某力的作用下它获得的加 速度是a=1m/s2时,F=ma=1kg×1m/s2=1kg.m/s2。 我们就把这个力叫做“一个单位的力”后人为了纪念 牛顿,把kg.m/s2称做牛顿,用符号N表示。 教师总结说明 :
F ? kma
1N ? 1kg ? m s 2

F k? ma

取F的单位为N,m的单位为kg a的单位为m/s2

F 1N k? ? ma 1kg ?1 m s 2

k ?1

F ? ma

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解释现象,加深理解
蚂蚁的困惑:有力就 有加速度,那么,蚂 蚁能移动一片叶子, 却不能推动一块砖。 这是否与牛顿第二定 律相矛盾,为什么?

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引导学生讨论总结:
牛顿第二定律进一步的表述为:

物体的加速度的大小与合外力成 正比.与质量成反比.加速度方向与 合外力方向相同.
表达式: F合=ma

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讨论a和F合的关系,判断下列说法是否正确?
1、F=ma中的三个物理量必须对应同一物体

同体性 矢量性 瞬时性 独立性
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2、物体的加速度始终与合力的方向相同

3、F合=ma中,a总是随F合同时变化、瞬时对应的

4、每个都能各自独立地产生自己的加速度,就好像其 他力不存在一样
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练习:判断下列说法是否正确
1、因为a= 2、因为a =
?V ?t

,所以a与Δ V有关,也与Δ t有关 ,所以a与F有关,也与m有关

( 错误) ( 正确)

F m

3、若不计阻力,物体上抛到最高点时,它的加速度是0( 错误)
解析:力是物体产生加速度的原因,而加速度的大小是用速度变化量和变 化所用时间的比值来定义和量度的。加速度取决于物体所受的力与其质量 的比值。只要物体所受的力不为0,那么加速度就不为0。 所以1、3错误, 2是正确的。

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运用牛顿第二定律分析解决实际问题
例题:某质量为1000kg的汽车在平直路面试车,当达到 108km/h的速度时关闭发动机,经过60s停了下来。汽车受到 的阻力的多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加 速度为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 N N F阻 F阻 G 汽车减速时的受力情况 F牵

G 汽车重新加速时的受力情况

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解:沿汽车运动的方向建立坐标系 在第一阶段,汽车匀减速,初速度 v0=108km/h=30m/s,末速度v=0,滑行时间 t=60s,由加速度的定义知

N

0 ? v0 v0 a1 ? ?? t t
由牛顿第二定律知:该a1是由阻力产生的, 故汽车的阻力为

F阻

x

G
汽车减速时的受力情况

mv 1000 kg ? 30 m/s F阻 ? ma1 ? ? 0 ? ? ? ?500 N t 60 s
负号表示阻力与运动方向相反。

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重新起步后受力情况如左图所示,F牵 的方向与X正方向相同,取正。 则F合=F牵+F阻=2000N-500N=1500N 由 F合=ma得

N F阻 F牵 x

F合 1500 N a2 ? ? ? 1.5m / s 2 m 1000 kg
求出的加速度为正,意味着它的方向 与X轴正方向相同,即与初速度方向 相同

G 汽车重新加速时的受力情况

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引导学生总结应用牛顿第二定律解题思路:
明确研究对象
画 力 的 示 意 图

受 力 分 析

受 力 情 况

加 速 度

运 动 情 况

运 动 分 析

画 运 动 草 图

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课堂训练
如图所示,质量为m的物体在两个轻绳的牵引下处于静止状态, OA与竖直方向成 θ 角,试求: ① 轻绳OA、OB的拉力大小; ② 若轻绳OB断裂,求OB断裂瞬间小球加速度大小; ③ 若OA突然断裂,求OA断裂瞬间小球加速度大小。

A B
学生活动:学生展示解题过程

O

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课堂小结:
1、牛顿第二定律:F=ma 2、牛顿第二定律具有矢量性、同体性、瞬时性、独立性; 3、牛顿第二定律解决问题的一般思路。

布置作业:
教材“问题与练习”2、4、5题。

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板 书 设 计
m一定 F∝a

牛 顿 第 二 定 律

F=kma F一定 a ∝1/m

物体加速度的大小跟作用力 成正比,跟物体的质量成反 内容: 比,加速度的方向与作用力 的方向相同。

牛顿第二定律

表达式:F=ma

F 单位:牛顿 矢量性 同时性 对应性
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F与a的关 系
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教 学 反 思
注重培养学生研究问题的方法。课堂教学的真正目的 是培养学生的能力,而能力的形成需要通过学生方法 的获得去实现。在本节的教学过程中,不失时机的传 授给学生一些思维方法、研究方法,并大胆的让学生 运用这些方法去进行学习活动,从而实现了课堂教学 培养学生能力的目的。

在整个教学过程中,通过引导设计,让学生自主学习, 在教师的指导点拨下,充分放手让学生利用创造学的 “集体思考法”,努力使学生成为知识的 “发现者”, 课堂教学的主人。将教学活动变成了学生的一种创造活 动,培养了学生的创造思维和创造力。

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