18.第十八章-节教材教法分析——牛顿第二定律-(附：多媒体资料)(11级修改)2014.5.27

第二编中学物理教材教法分析（5）第十八章一节教材教法分析示例————牛顿第二定律（新高一物理第6章第2节）[P106-113]（原高一物理第三章第三节）[P50-54]物理专业2011级本科班☆2014年春季一．教材地位：牛顿三个基本定律是力学的重点，也是中学物理的重点之一。牛顿第二定律是牛顿三个基本定律中最重要的定律，对高中学生掌握力学知识和物理学研究方法，提高科研综合能力，养成良好的科学素质等，都是十分重要的。牛顿第二定律教学地位可以从内容的基础性，方法的普遍性，应用的广泛性，教学的重要性等几个方面来进行分析。本节的学习基础：本节是在初二物理和高一物理前面学习的力学知识基础上进一步学习牛顿第二定律。在初中物理8年级第五章“第一节力”中“力的作用效果”部分讲到“力可以改变物体的运动状态”讲到力可使物体由静互动，由动到静，或改变运动方向，这是牛顿第二定律的初步知识，教材中列举了足球运动员踢球，用头顶球，守门员接球等例子。还有“第六章力和运动”的有关知识等。初中物理相关知识：1、初二物理教材(课改前)：第二章简单的运动；第八章力；第九章力和运动等知识。2、义务教育（新课程标准）8年级教材——上海科技出版社：第二章运动的世界；第五章熟悉而陌生的力；第六章力和运动高中相关知识（课改前高中教材）：第一章力;第二章直线运动;第三章牛顿运动定律；第五章曲线运动；第七章机械能等各章直接相关。在高一前面学习基础上，通过学习牛顿第二定律，进一步分析动力学的两类基本问题：1、由运动学知识，通过牛顿第二定律求有关的力；2、由力的知识与牛顿第二定律，求运动学问题及相关物理量（v0、vt、s、t等）。并为后面学习曲线运动、机械能、动量等知识打好基础。高中物理课程标准教材《物理1》（共同必修）第1章绪论第2章运动的描述第3章匀变速直线运动的研究第4章相互作用第5章力与平衡第6章力与运动导入跨越时空的对话第1节牛顿第一定律第2节牛顿第二定律第3节牛顿第三定律第4节超重与失重高中物理课标教材《物理1》第6章力和运动导入跨越时空的对话第1节牛顿第一定律第2节牛顿第二定律1、实验探究：加速度与力、质量的关系；2、牛顿第二运动定律；3、力学单位制.第3节牛顿第三定律第4节超重与失重二．教学目的：⒈理解加速度与力的关系，知道得出这个关系的实验；⒉理解加速度与质量关系，知道得出这个关系的实验；⒊知道国际单位制中力的单位是怎样定义的；⒋理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的确切含义；⒌会用牛顿第二定律的公式进行计算（直接运算）。高中物理课标教材《物理1》教学目的：1.掌握力学实验的一些基本技能，能通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系，体会探究过程中所用的科学方法。理解对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在它上面的力成正比；在相同力的作用下，加速度跟受力物体的质量成反比。2.理解力是使物体产生加速度的原因，质量是物体惯性大小的量度。3.理解牛顿第二定律一般表述的含义，知道物体运动的加速度的方向和合外力的方向一致。4.认识国际单位制在物理学中的重要意义，知道国际单位制中的力学单位。5.会用牛顿第二定律解释生活中的有关问题，会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题。6.提高质疑能力、信息收集和处理能力，培养合作精神。7.能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。具有敢于坚持真理、实事求是的科学态度和科学精神。8.有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。三．教学重点、难点：重点：牛顿第二定律内容及其公式难点：1、科学探究加速度与物体受力、物体质量的关系；2、对牛顿第二定律的正确理解及应用（矢量a与矢量F有关，矢量a方向决定于矢量F方向，且矢量a与矢量F具有瞬时性、同时性，即“同生同灭”）。四．教材特点下面介绍并分析高中物理课程标准教材《物理1》（共同必修）的“第6章力与运动第2节牛顿第二定律”教材特点第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重本节要点力与运动状态牛顿第一定律物体的惯性教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性通过亚里士多德与伽利略有关力与运动观点的对比引入问题通过亚里士多德与伽利略有关力与运动观点的对比引入问题。引入问题牛顿第一定律惯性实验规律讨论实验规律讨论实验规律讨论教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性教科书设计引入问题牛顿第一定律惯性第六章力与运动导入跨越时空的对话第一节牛顿第一定律第二节牛顿第二定律第三节牛顿第三定律第四节超重与失重本节要点通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿第二定律认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位1、探究加速度与物体受力的关系2、探究加速度与物体质量的关系探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制教科书设计从日常经验出发引出探究问题。探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制以总结的形式给出牛顿第二定律。探究加速度与力和质量的关系牛顿第二定律牛顿第二定律的运用力学单位制五．教法设计（建议）：⒈导入：探究a与F，a与m的关系的实验：有各种探究做法，教材中做法一般学校比较容易做到，这个探究实验课堂上对于探究能力强的班级，可以让学生自主探究；对探究能力差的，可采用边启发引导边探究实验的办法，以利于调动学生的积极性。实验中，关于小车所受拉力，只要求学生知道在什么情况下可近似地认为等于砝码的重量。而不要求进一步证明，（砝码跟小车比质量较小，细绳对小车的拉力可以近似地认为等于砝码所受的重力。P50F注）课堂上演示实验可以用两组斜面小车并排进行实验，比较简单和直观，误差要求不高。做好实验的关键是：①调节斜面倾角，以重力的下滑分力平衡磨擦，使小车较好地做匀速直线运动；②使小车的质量远大于牵引小车砝码的质量，如取小车质量为400g左右，砝码质量为40g左右；③小车后端的细绳宜用较结实的弦线，以保证同时制动。有条件的学校可用气垫导轨进行演示（可在实验教室上课）。实验中，用小车的位移比较来反映加速度的大小的，这一点必须使中学生有清楚的认识。牛顿第二定律实验演示科学探究导入：①探究加速度与物体受力的关系②探究加速度与物体质量的关系怎样、引导学生开展科学探究————教学设计方法探究的不同程度：见下表新教材教法设计（建议）：探究的不同程度问题学习者探究科学问题学习者自己提出一个问题从所提供的问题中选择并提出新的问题问题来自教师或其他途经，但不直接需要改变或体会其含义探究直接来自教师或其他途经的问题事实根据问题来收集有关的事实证据自己确定什么可作为证据并进行收集在他人的指导下收集某些数据数据直接给出，学习者进行分析数据和分析方法都给了学习者解释收集事实并进行解释学习者总结事实证据之后作出解释在得到指导的情况下收集事实形成解释使用证据形成解释的可能途径已知证据已知评价将解释联系到科学知识上独立考察其他事实来源、建立事实与已有解释的联系学习者被引导到科学知识的领域和来源可能的联系被给出交流阐述自己的解释、为之作辩护用合理的、合乎逻辑的论据表达自己的解释阐述自己解释的过程得到了他人指导阐述自己解释的过程得到了广泛的指导表达的步骤和程序都被给出多--------------------------------学习者自主探究的程度-------------------------------少少----------------------------教师和学习材料指导的程度-----------------------------多问题有谁在日常生活中遇到过类似的现象（问题）怎样解释观察到的现象这个现象说明了什么问题如果改变某个条件，你认为会出现什么现象你的观点与某同学的观点有什么不同………设计怎样检验你的预测还有什么因素会影响到你观察的现象如何控制这些因素使用什么器材，怎样使用这些器材还可以使用什么器材………论证在探究过程中你们都观察到了什么你怎样解释你通过数据看出的趋势就你提出的问题来说，这个图像的意义是什么解释数据或图像……评估基于使用的方法，怎样评价你收集的数据假设与实验结果有什么差异探究活动中有什么未解决的问题实验有什么新问题如何改进探究方案……交流你这句话的含义是什么你们中有多少人同意这个观点你认为这个词（定义）的含义是什么在你的陈述中包含有什么证据……⒉牛顿第二定律表达式，是从比例式推导出的，要使学生明确地知道只有选择合适的单位，才能使比例常数k=1，国际单位制就是一种合适的单位，这里，不要求说明其他的单位制。⒊理解牛顿第二定律确切含义，应强调以下几点：牛顿第二定律公式中F合表示是物体所受合外力，而非其中一个或几个力，牛顿第二定律公式是有所谓“矢量性”，即公式中F和a都是矢量，且二者的方向相同，牛顿第二定律公式具有“瞬时性”，即物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关；合外力发生改变时，加速度随之发生改变；合外力在某一时刻停止作用，加速度随即消失。⒋通过本节例题与练习，应当使学生熟悉用牛顿第二定律的公式解题，为了求得加速度；要应用运动学的知识，因此本节练习具有综合性，为了突出基本练习的特点，题目本身的物理情景都较简单，有时应用正、反比关系即可以方便地解决问题，所以练习中安排了这种题目。⒌关于质量和重量的关系，初中己给出公式G=mg，其中g作为G和m的比值给出，（初中二年，第八章第4节重力）学习了重力加速度和牛顿第二定律，学生应该对这个公式有新的认识，为此本节的练习中给出了相应的题目（第6题）⒍应用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤：①明确研究对象；②进行受力分析和运动状态分析，画出示意图；③求出合力F合；④由F合=ma列式求解。⒎牛顿第二定律的应用：两类基本问题：①由物体的受力情况来确定它的运动情况；②由物体的运动情况来确定的受力情况。高中物理新课标教材本节教材分析与教法设计（教学建议）：本节是高中物理课程标准教材《物理1》第6章力与运动第2节牛顿第二定律1．本节课文首先引导学生用实验来探究加速度与力、质量的关系，而后归纳实验结果，给出牛顿第二定律文字表述，接着导出牛顿第二定律公式。由于该公式的导出形式与式中各物理量单位的选择密切相关，所以，课文最后讨论了国际单位制中的力学单位。2．探究加速度与力、质量关系的实验，课文中的做法比较简单。只是在分析小车受到的水平拉力时，为了不使学生产生错误概念，课文中特别指出“当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，那么可以近似认为重物所受的重力大小等于小车所受合外力的大小”。由于这将牵涉到连接体的问题，因而在此不宜展开严格讨论，但要让学生知道，这个限制条件是可以证明的。这个实验应当尽量让学生都动手来做，以调动他们的学习积极性，并取得更好的教学效果。应当向学生指出，以上实验表明，加速度与力、质量的关系是客观存在的，它反映了自然界的规律。牛顿正是在总结了前人大量的理论和实验成果的基础上，再经过自己的长期研究，才提出牛顿第二定律的。根据大量的实验和研究归纳出规律是人们认识客观规律的一种重要方法，课文中安排这个实验，就是想让学生通过自己的动手动脑，能够对此有所认识3.本节中的“实验与探究”，建议尽量让学生都做。做好本实验的关键，首先是调节本板的倾斜角，用小车所受重力的下滑分力来平衡摩擦，使小车能做匀速直线运动；其次，要尽量使所挂重物的质量远小于小车的质量，例如小车的质量若为500g左右，那么，所挂重物的质量就应选择小于50g。如果条件允许的话，还可以利用气垫导轨来做这个实验。在探究加速度与合外力的关系时，有的学生会做出a–F图像，从图中可以看出，F较大（所挂重物质量较大）时，a与F不成正比。出现这样的实验结果，就是因为我们在实验中把所挂重物的重力当成作用于小车上的合外力。事实上作用于小车上合外力应为：F=mgM/（M+m）=mg/（1+m/M）。因此，当重物的质量m比小车的质量M小很多时，