人教版新课标高中物理必修1牛顿第二定律教案2篇

牛顿第二定律教案2篇

一、学习任务分析

1．教材的地位和作用

牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律，它是动力学的核心规律，也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验，探究加速度、质量、力三者的关系，强调让学生经历实验探究过程。

2．学习的主要任务

本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。

3．教学重点和难点

重点：①知道决定物体加速度的因素。

②加速度与力和质量的关系的探究过程。

教学难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

二、学习者情况分析

在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念；知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因；会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能，会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动；具备一定的计算机操作能力，会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解，在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。

三、教学目标分析

根据上述对学习任务和学习者情况的分析，确定本节课教学目标如下：

1．知识与技能目标

①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关，并通过实验探究它们之间的定量关系；

②培养学生获取知识和设计实验的能力。

2．过程与方法目标

在探究过程中，渗透科学研究方法（控制变量法、实验归纳法、图象法等）；

3．情感、态度、价值观目标

①通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养团队合作精神；

②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感。

四、教材处理与教学策略

在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是：探究加速度与力、质量的关系；第二学时主要的任务是：建立牛顿第二定律并进行初步的应用。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：

1．自主学习与合作探究

改演示实验为学生分组探究实验。让学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时做出相应的调整。小组（4～6人一组），小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。

教师的策略是宏观调控整体教学进度，微观放活学生局部学习进程，让学生的学习有组织、有步骤地进行。

2．现代教学手段与启发式

在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性；同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据，能有效地提高学习效率。

五、教学器材

教学设备：多媒体教室、课件。

学生分组实验器材（探究包）：气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器，滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。

六、教学过程设计

（一）创设情景、引入新课

视频展示：刘翔在雅典奥运会夺金的情景。

教师：在决赛时，刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来，穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里？

预测学生讨论后得出的结论可能是：___________________________。

质量越小，运动状态越容易改变，也就是说在相同的情况下，物体获得的加速度就越大。

说明通过视频展示创设物理情景，激发学生的学习兴趣，同时渗透德育教育。

（二）提出猜想

教师：那么、物体的加速度与哪些因素有关呢？请同学们从生活经验出发提出自己的看法，并举例说明。（同时教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发。）

附图片内容如下：

★为何体操，跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小？

★从防止发生交通事故的角度考虑，说一说反超载的道理？

★F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一，这样做有什么好处？

★神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞？

预测学生有代表性的回答可能有以下几方面：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）

1．与物体受到的外力的关系：

①与物体受到的外力有关；例如：骑自行车刹车：用力刹车时，用的力越大、车越容易停下来，即：阻力越大，自行车减速的加速度越大。

②与物体受到的外力无关；例如：用大小不一样的力推大石头，推不动，运动状态不变，加速度为零。

③应该是与物体受到的合外力有关；分析如下：用大小不一样的力推大石头，推不动，是因为大石头同时受到摩擦力的作用，受到合外力为零，因此、加速度也为零。

2．与物体质量的关系：

与物体的质量有关；例如：人分别用相同的力推自行车和摩托车时，自行车比较容易加速启动，而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下，质量较小的自行车获得的加速度就较大。

3．与物体运动的速度的关系：

①与物体的速度有关；例如：速度大的物体较不容易停止运动，而速度小的物体较容易天下来。

②与物体的速度无关；例如：做匀速直线运动的物体不论速度大小，加速度都为零。

③与物体的速度无关；分析如下：加速度是描述速度变化快慢的物理量，从公式可知，加速度与速度的大小无关。

引导学生总结得出猜想：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识，但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识，在这过程中教师利用课件提供一些图片，对学生进行启发，引导他们不断修正自己的观点，从而形成对科学的认识。

引导学生结合前面学习的知识（牛顿第一定律等），讨论猜想的科学依据所在，从而确定：物体的加速度只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

说明：让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。

引导学生深入探究：与和的定量关系。

（三）探究a与F、m的定量关系

1．确定研究方法

教师：我们应该采用什么样的物理方法来研究与、的定量关系呢？

预测学生的分析可能如下：

分两步进行研究：

①保持研究对象的质量一定时，研究加速度和合外力的关系；

②保持研究对象受到的合外力一定时，研究加速度和质量的关系。

然后综合两次的研究结果，进行推理和归纳，便可找出与、三者之间存在的关系。

教师在确定研究方法后，简单地介绍“控制变量法”。

说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误，教师启发学生回忆：研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

2．设计实验方案

教师进一步引导学生设计实验方案。

让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作，如何采集数据等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。

教师巡视给予必要的指导。

选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

预测学生设计的实验方案可能是：

方案一：用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材，研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量，测出小桶的质量与小桶中砝码，把小桶与小桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力，从打点计时器打出的纸带上测量并算出，由计算出小车的加速度。

方案二：以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M，测出小桶与小桶中砝码的质量，把小桶与小桶中砝码的总重力当作滑块受到的拉力，用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度，以及这一过程所用的时间t，再通过公式算出滑块的加速度。

说明：①在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。

②同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。

③在设计测拉力的方法时，教师要告诉学生：把小桶与小桶中砝码的总重力当作研究对象受到的拉力、这是有条件的，即<<。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

④在实验中，只需测出小桶的质量，然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力，这可以节约测量砝码所需的时间。

3．进行实验探究和数据处理

①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

师生共同确定用“方案二”进行实验探究，同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

说明“方案二”便于操作，且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤，有助于学生较为规范地完成实验。

②介绍并演示CAI课件的功能

Ⅰ．数据计算：将测出t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度，将输入计算机后将自动算出合外力；Ⅱ．自动描点连线制图的功能；Ⅲ．通过网络可达到数据共享。

③学生以小组为单位，分工合作进行实验探究，并把实验数据输入计算机（使用移动PC并接入校园网）。

教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。

④调用多组学生的实验数据，让学生分析与与的定量关系。

初步得出：与F成正比，与成反比（与1/成正比）。

⑤引导学生应用CAI课件，采用图象法处理实验数据。

师生共同得出结论：与成正比、与成反比。

说明：在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位，同时调用已存的实验数据，计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象，由此判断数据的关系。其中与的关系可转变为与1/的关系来做图。

（四）回顾总结深化认识

学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，提出自己在学习中存在的疑问。

教师答疑，深化知识。

七、教学流程图：

附：图中符号说明

牛顿第二定律教案二

牛顿第二定律贯穿整个高中物理学，是学好高中物理的一块基石。而它又是力学知识的核心内容，在科学研究和生产技术低速宏观领域中有着广泛的应用。因此牛顿第二定律在中学物理教学中的地位和作用是不言而喻，况且这个定律是运动学与力学的桥梁，所以这节课成败对于力学教学是至关重要的。

在教学中，首先要让学生了解本节要研究的问题（a跟F、m之间的关系）和方法（控制变量法）。由于这是学生在高中阶级第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟另外两个物理量有关的多元问题，所以应向学生说明实验探究的方法仍然是从简单入手。如先保持质量不变，研究它的加速度跟外力的关系，再保持外力相同，研究它的加速度跟它的质量关系，最后用数学的方法把实验探究得出的a和F的关系及a跟m的关系综合起来，找出a跟F、m的关系。

本节课是在教师指导下，先提供感性材料，从定性角度分析a与F、m的关系，然后让学生亲自通过探索物理规律，从中获得原来并不知道的物理规律，这种从实验探究为手段，让学生自己解开科学之谜的方法，可以大大激发学生求知欲，调动学生的学习主动性，有利于培养学生独立学习能力和创造能力。当然，学生的这种探索是在教师不断地“启发”、“诱导”中进行的。这过程也是培养学生探究能力的关键所在，也是符合学生的认知规律。

所以通过本节课的教学，一方面是对前面知识的复习巩固，同时也加强课本与实际生活的联系（如何控制物体的运动），另一方面可渗透研究物理问题的基本思路和科学研究方法，为以后学习比较复杂的问题奠定了基础。

一、教学设计思想和教学方法

这节课力求体现“以学生的发展为本，以学生为主体”的教学理念和实现素质教育的目标和要求，让学生具备可持续发展和学生终身学习的意识和能力。课堂教学中，从过去单纯地学规律转为让学生去了解和体验形成规律的全过程，从过去一味的学知识转为培养学生的一种学习的本领，一种综合分析问题、解决问题的能力。

因此这节课不单是为了让学生知道实验的结论和规律的内容，更重要的是让学生知道牛顿第二定律是如何形成的。因此我的教学重心从科学结论的学习上转移到牛顿第二定律的形成过程，这也是本节的重、难点，因此这节课的课堂设计是成败的关键，这节课采用了从定性到定量的“主体互动自主探究式”教学方法。而对学生来说，重要的是让他们学会学习，“教是为不教”，让他们掌握获取新知识的过程和方法，学会解决问题。所以采用“提取旧知识——积极思维——实验探究——构建新知——巩固深化”的学法，这样也符合了学生认知规律。所以本节课在教学设计上按定律本身的形成过程划分为三个层次：

①通过实例和感性材料引出研究课题

②通过实验从定量角度探索规律

③实际应用

教学流程的设计：

教师创设情境，引出课题

教师提供仪器，新课探究，点拨指导

定性探究物体的

a与F、m的关系

定量的探究物体的a与F、m的关系（多媒体课件辅助）

观察、实验、讨论、分析、归纳、总结

应用拓展、达成目标

二、教学过程：

1．创设情境，提出问题——引入新课（5分钟）

[教师]（谈话引入）上节课学习物体运动状态的改变。什么是物体运动状态的改变呢？物体运动状态的改变的难易程度与哪些因素有关？

[学生]物体运动状态就是指物体速度发生了改变，力是使物体运动状态改变的原因。运动状态的改变时会产生加速度（请同学们举例说明）。

借助多媒体演示神舟五号火箭发射。

[教师]火箭发射时运动状态有没有改变，即有无加速度？加速度大小怎样变化?（由学生回答，学生点评）。教师在这过程中可适当引导启发。然后紧接着问又是如何控制物体的运动的呢？

[学生]展开讨论。（略）教师可进行适当引导。（控制物体的加速度）。

那么，请大家猜想一下：那么如何控制物体的加速度？即加速度大小与什么因素有关？然后提供给学生感性材料如图(定性分析)：

F1 F

F2F

F1

2．从定性分析到定量探究，实验探究牛顿第二定律——新课教学(25分钟)

①学生的理论分析过程

[教师]a与F有关，又与m有关，怎样研究a与F的关系，a与m的关系？即怎样进行定量地研究加速度与力和质量的关系？要求学生设计实验方案。然后由学生和教师共同评定出一种最佳方案。（7分钟）（在这个过程中可以极大地激起学生的学习热情，充分调动学生的学习积极性，让学生积极参与，勤于思考）

实验前教师向学生提出本实验应该解决哪些问题（学生讨论）.

[学生]1.实验原理是什么？采用何种科研方法？

2.实验中要观察什么现象？记录哪些数据？

3. 根据数据分析得出什么样的结论？

②分组实验探究牛顿第二定律

教师启发和引导学生设计研究解决问题的方案，先应用控制变量法设计总体方案：（研究三个量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法）。

a、控制m不变，研究加速度a与外力F的关系

b、控制F不变，研究加速度a与质量m的关系

学生的实验探究过程？（13分钟）

[引导学生提问]教师引导启发学生此时物体的质量以及合外力如何控制？在实验中必须知道小车所受到的合外力F，然而小车所受到木板对它的滑动摩擦力随小车质量的变化而变化，由于摩擦力的变化，引起合力F变，应怎样处理？

[教师](多媒体展示)在实验中，小车所受到木板对它的滑动摩擦力，摩擦力随小车质量的变化而变化。而在实验中又必须知道小车所受的合外力F合，这样由于摩擦力的变化，给实验过程带来了不必要的麻烦，该实验采用了平衡摩擦力的方法，将重力沿斜面的分力与摩擦阻力，从而简化了实验。[怎样才能把摩擦力平衡掉，可先让学生共同讨论，教师启发引导，最后展示平衡摩擦力的方法]。

分组实验（借助多媒体可以在学生边实验的过程中边播放牛顿第二定律演示实验）因为这个实验相对学生而言难度值比较大：取两个质量相同的小车,放在水平板上,绳的另一端跨过定滑轮,各挂一个盘,盘里分别放着数目不等的砝码,使两个小车在拉力作用下做加速运动。拉力大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重量[前提是已平衡摩擦力]。小车质量和力的大小,可以通过增、减砝码来改变,车的后端也分别系上绳,用一只夹子夹住两根细绳,用以同时控制两辆小车,使他们同时运动和停止。如图所示：（本实验在操作过程中同时性较难控制，但易懂，符合学生的认知规律，所以实验方案采用了书本上的装置）但在分组实验过程中，我请一组同学上来在网上操作（电脑模拟）本打算用气垫做，做效果不好。

表A 控制小车质量相同同，加速度和力的关系

适当增减两小车上的砝码，使两车的质量相等，用弹簧秤测出砝码盘包括砝码的重量分别是F1,F2,它们在相同的时间里通过的位移分别为s1，s2将实验数据记录在表中。

分析总结：F1/F2=2/1s1=a1t2/2 s2=a2t2/2a1/a2=s1/s2=2/1 a1/a2=F1/F2,即a∝F

表B 控制小车拉力相同，加度速与质量的关系

分析总结：m1/m2=2/1s1=a1t2/2 s2=a2t2/2a1/a2=1/2 a1/a2=m2/m1

a∝1/m.

在学生进行分组实验的过程中，教师起主持作用：指导学生进行实验，并扼要的解说。最终要求学生根据自己所做的实验，然后进行数据处理，分析，概括总结出定律的内容，这一点非常重要。对高一学生来说，这种能力还是比较薄弱。[教师]：尽管许多同学已对a与F的关系作了推测（根据引入新课时的猜想，能推测出（），但没有把握确定。可以让学生进行图像处理。

用电脑在a-F坐标系中，输入数据，描点、连线、得到一条直线。从而得到结论。

[学生]：结论（板书）或者

[教师]：若a与m成反比，那么a与m的倒数是什么关系？

（经前面的铺垫，学生会想到用图像验证，教师作图像验证。）

[学生]板书：在F一定时，研究a与m的关系，结论或者。

[启发提问]：同时考虑F和m对a的影响，a的数学表达式应怎样？（学生一时无法回答）

[启发提问]：欧姆定律怎么叙述，数学表达式怎样？（学生对欧姆定律印象很深，自然类比出）分析（5分钟）

[板书]：1、牛顿第二定律

语言表述：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体质量成反比。其公式为：F=ma[介绍物理学家探索规律的一般方法，培养实事求是，严谨认真的科学态度]

[小结]现在为止，我们已通过实验测出数据，经过推理，归纳出了a与F，m的定量关系——牛顿第二定律，并用简洁的数学公式表示出了它。下面我们对它的意义进行初步的探讨。

[板书]：2、对牛顿第二定律的理解

牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的，但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况，以及应用于变力作用的某一瞬时。还应注意到定律表述的最后一句话，即加速度与合外力的方向关系，就是说，定律具有矢量性、瞬时性和独立性，所以掌握牛顿第二定律还要注意以下几点：

(1)定律中各物理量的意义及关系

F合是物体(研究对象)所受的合外力，m是研究对象的质量，如果研究对象是几个物体，则m为几个物体的质量和。a为研究对象在合力F合作用下产生的加速度；a与F合的方向一致。

(2)定律的物理意义

从定律可看到：一物体所受合外力恒定时，加速度也恒定不变，物体做匀变速直线运动；合外力随时间改变时，加速度也随时间改变；合外力为零时，加速度也为零，物体就处于静止或匀速直线运动状态。

（3）牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系。

启发引导学生分析：

牛顿第二定律只适用于研究宏观物体、低速运动问题,同时所用参照系是惯性参照系,即只适用于对地面静止或作匀速直线运动的参照系,a是相对地面的加速度。

（4）引入1N的定义：使质量为1Kg的物体产生1m/s2的加速度所需要的力.即1N＝1Kg.m/s2.