第四章第三節(jié)牛頓第二定律（一）教材分析牛頓第二定律是在實驗基礎上建立起來的重要規(guī)律，它是動力學的核心規(guī)律，也是學習其它動力學規(guī)律的基礎。在《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理1”中涉及本節(jié)的內(nèi)容有：“在實驗基礎上得出牛頓第二定律，會應用牛頓第二定律解決力學和運動學習題，體會牛頓第二定律的橋梁作用。”（二）教學目標知識與技能：1、掌握牛頓第二定律的文字內(nèi)容和數(shù)學公式

2、理解公式中各物理量的意義及相互關系

3、知道在國際單位制中力的單位"牛頓"是怎樣定義的

4、會用牛頓第二定律的公式進行有關的計算過程與方法：過程與方法：1、以實驗為基礎，歸納得到物體的加速度跟它的質量及所受外力的關系，進而總結出牛頓第二定律

2、能從實際運動中抽象出模型并用第二定律加以解決情感態(tài)度與價值觀：1、滲透物理學研究方法的教育

2、認識到由實驗歸納總結物理規(guī)律是物理學研究的重要方法（三）教學重點難點教學重點：（1）牛頓第二定律

（2）牛頓第二定律的應用教學難點：牛頓第二定律的應用教學難點的突破措施：在教材處理上把牛頓第二定律分為兩個學時。第一學時主要的任務是：探究加速度與力、質量的關系；第二學時主要的任務是：建立牛頓第二定律并進行初步的應用。本節(jié)課是第一學時，主要采用以下的教學策略：1．自主學習與合作探究建立好牛頓第二定律的表達式后，可以選取代表性的習題，在此基礎上，讓學生總結應用第二牛頓運動定律的步驟2．現(xiàn)代教學手段與啟發(fā)式在課堂中采用多媒體課件作為輔助手段，創(chuàng)設物理情景，啟發(fā)引導學生，幫助學生建立形象直觀的認識，調動學生學習的積極性，有效地提高學習效率。（四）教具教學設備：多媒體教室、課件。學生分組實驗器材（探究包）：氣墊導軌、氣源、兩個光電門和與之配套的數(shù)字計時器，滑塊、滑片、細線、小桶、天平、砝碼、細沙、彈簧秤、小車、木塊、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、打點器、紙帶、秒表、毫米刻度尺、墊木、橡皮筋等。（五）教學過程導入情境視頻展示：劉翔在雅典奧運會奪金的情景。教師：在決賽時，劉翔將自己身上一切戴的東西像手表、項鏈等都摘了下來，穿最輕的跑鞋。這樣做的科學道理在哪里？預測學生討論后得出的結論可能是：___________________________。質量越小，運動狀態(tài)越容易改變，也就是說在相同的情況下，物體獲得的加速度就越大。說明通過視頻展示創(chuàng)設物理情景，激發(fā)學生的學習興趣，同時滲透德育教育。進行新課一、提出猜想教師：那么、物體的加速度與哪些因素有關呢？請同學們從生活經(jīng)驗出發(fā)提出自己的看法，并舉例說明。（同時教師利用課件提供一些圖片，對學生進行啟發(fā)。）附圖片內(nèi)容如下：★為何體操，跳水運動員的身材都比較苗條、瘦小？★從防止發(fā)生交通事故的角度考慮，說一說反超載的道理？★F1方程式賽車的質量只有一般小轎車質量的三分之一，這樣做有什么好處？★神舟五號飛船返回倉返回時為何要打開降落傘？預測學生有代表性的回答可能有以下幾方面：（教師在學生分析的過程中板書歸納。）1．與物體受到的外力的關系：①與物體受到的外力有關；例如：騎自行車剎車：用力剎車時，用的力越大、車越容易停下來，即：阻力越大，自行車減速的加速度越大。②與物體受到的外力無關；例如：用大小不一樣的力推大石頭，推不動，運動狀態(tài)不變，加速度為零。③應該是與物體受到的合外力有關；分析如下：用大小不一樣的力推大石頭，推不動，是因為大石頭同時受到摩擦力的作用，受到合外力為零，因此、加速度也為零。2．與物體質量的關系：與物體的質量有關；例如：人分別用相同的力推自行車和摩托車時，自行車比較容易加速啟動，而摩托車則較難。也就是說在相同的情況下，質量較小的自行車獲得的加速度就較大。3．與物體運動的速度的關系：①與物體的速度有關；例如：速度大的物體較不容易停止運動，而速度小的物體較容易天下來。②與物體的速度無關；例如：做勻速直線運動的物體不論速度大小，加速度都為零。③與物體的速度無關；分析如下：加速度是描述速度變化快慢的物理量，從公式可知，加速度與速度的大小無關。引導學生總結得出猜想：物體的加速度只與它所受合外力和物體本身的質量有關。說明學生在生活中對“影響物體加速度大小的因素”有所認識，但這些認識往往是片面的、不準確的。因此要讓學生充分地表達已有的認識，在這過程中教師利用課件提供一些圖片，對學生進行啟發(fā)，引導他們不斷修正自己的觀點，從而形成對科學的認識。引導學生結合前面學習的知識（牛頓第一定律等），討論猜想的科學依據(jù)所在，從而確定：物體的加速度只與它所受合外力和物體本身的質量有關。說明：讓學生從理論的角度加以分析有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。引導學生深入探究：與和的定量關系。二、探究a與F、m的定量關系1．確定研究方法教師：我們應該采用什么樣的物理方法來研究與、的定量關系呢？預測學生的分析可能如下：分兩步進行研究：①保持研究對象的質量一定時，研究加速度和合外力的關系；②保持研究對象受到的合外力一定時，研究加速度和質量的關系。然后綜合兩次的研究結果，進行推理和歸納，便可找出與、三者之間存在的關系。教師在確定研究方法后，簡單地介紹“控制變量法”。說明初中階段學生曾多次應用過控制變量法。如果學生回答有誤，教師啟發(fā)學生回憶：研究電流與電壓和電阻這三者關系所采用的方法。2．設計實驗方案教師進一步引導學生設計實驗方案。讓學生以小組為單位設計探究方案：包括使用哪些實驗器材，如何進行操作，如何采集數(shù)據(jù)等？（要求學生把設計的方案簡要地寫在紙上）。教師巡視給予必要的指導。選擇較有代表性方案的小組派代表上臺簡要敘述本組設計的方案（用實物投影儀把學生寫在紙上的方案投影出來），讓全班同學進行交流。大家在互相啟發(fā)、補充的過程中形成較為完善的方案。預測學生設計的實驗方案可能是：方案一：用小車、電火花打點計時器、紙帶、長木板、細線、小桶、鉤碼、天平、砝碼、刻度尺、墊木等器材，研究小車的運動。用天平分別測出小車的質量，測出小桶的質量與小桶中砝碼，把小桶與小桶中砝碼的總重力當作小車受到的拉力，從打點計時器打出的紙帶上測量并算出，由計算出小車的加速度。方案二：以氣墊導軌、氣源、兩個光電門、數(shù)字計時器、滑塊、滑片、刻度尺、細線、小桶、砝碼、天平為器材研究滑塊的運動。用天平測出滑塊和滑片的質量滑塊M，測出小桶與小桶中砝碼的質量，把小桶與小桶中砝碼的總重力當作滑塊受到的拉力，用光電門和數(shù)字計時器自動測出滑塊運動經(jīng)過兩個光電門時的速度、，以及這一過程所用的時間t，再通過公式算出滑塊的加速度。說明：①在學生交流討論實驗設計的方案中，要有較充分的時間讓他們對各種方案闡述自己的觀點，反思方案中的問題，同時教師要參與學生的討論分析，啟發(fā)引導學生形成較為完善的實驗方案。②同時應注意有些學生可能有別的方案，要鼓勵和認真對待，在課堂時間不足的情況下，可在課外指導學生去探究。③在設計測拉力的方法時，教師要告訴學生：把小桶與小桶中砝碼的總重力當作研究對象受到的拉力、這是有條件的，即<<。同時可以把這一條件作為學生的課外探究課題。④在實驗中，只需測出小桶的質量，然后通過加減小桶中砝碼的質量來改變對研究對象的拉力，這可以節(jié)約測量砝碼所需的時間。3．進行實驗探究和數(shù)據(jù)處理①引導學生從實驗誤差、實驗操作等方面來分析比較兩種方案的差別。師生共同確定用“方案二”進行實驗探究，同時確定實驗的具體步驟和注意事項。并用課件顯示實驗的具體步驟和注意事項。說明“方案二”便于操作，且實驗誤差較小。用課件顯示具體的實驗步驟，有助于學生較為規(guī)范地完成實驗。②介紹并演示CAI課件的功能Ⅰ．數(shù)據(jù)計算：將測出、、t等數(shù)據(jù)輸入計算機的數(shù)據(jù)處理表格后、計算機將自動算出相應的加速度，將輸入計算機后將自動算出合外力；Ⅱ．自動描點連線制圖的功能；Ⅲ．通過網(wǎng)絡可達到數(shù)據(jù)共享。③學生以小組為單位，分工合作進行實驗探究，并把實驗數(shù)據(jù)輸入計算機（使用移動PC并接入校園網(wǎng)）。教師巡視，注意學生儀器使用是否得當，必要時給予指導。④調用多組學生的實驗數(shù)據(jù)，讓學生分析與、與的定量關系。初步得出：與F成正比，與成反比（與1/成正比）。⑤引導學生應用CAI課件，采用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。師生共同得出結論：與成正比、與成反比。說明：在CAI課件中定義坐標軸的數(shù)值和單位，同時調用已存的實驗數(shù)據(jù)，計算機將在坐標系中自動描點、連線得到實驗數(shù)據(jù)的關系圖象，由此判斷數(shù)據(jù)的關系。其中與的關系可轉變?yōu)榕c1/的關系來做圖。（四）回顧總結深化認識學生回顧本節(jié)課的探究過程以及探究過程中使用的物理思想和方法，歸納總結這節(jié)課的知識要點，提出自己在學習中存在的疑問。教師答疑，深化知識。三．課堂小結通過實驗得到：物體的加速度跟所受合力成正比，跟物體的質量成反比。課后作業(yè)：本節(jié)課后練習（六）教學評價基礎練習（6個）1.在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,當作用力一定,探究加速度與質量的關系時,以下做法正確的是()A.平衡摩擦力時,應將穿過打點計時器的紙帶固定在小車上B.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器的電源D.實驗數(shù)據(jù)處理時應作am圖象尋找加速度與質量的關系2.在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,下面的說法中正確的是()A.平衡摩擦力時,托盤應用細線通過定滑輪系在小車上,但托盤內(nèi)不能裝砝碼B.實驗中應始終保持小車和砝碼的質量遠大于托盤和砝碼的質量C.實驗中如用縱坐標表示加速度,用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質量,描出相應的點在一條直線上,即可證明加速度與質量成反比D.平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必須連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力3.“探究物體的加速度與力、質量的關系”的實驗也可以不測加速度的具體數(shù)值,通過測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2來測量不同情況下物體加速度的比值,此比值QUOTE=.

如果a圖象是通過坐標原點的一條直線,則說明.

A.加速度a與質量m成正比B.加速度a與質量m成反比C.質量m與加速度a成反比D.質量m與加速度a成正比4.某同學做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗,使用的器材有:帶滑輪的長木板、小車及往小車上擺放的大砝碼、細線、小盤及往小盤里放的小砝碼、打點計時器等.(1)他以小盤和盤內(nèi)砝碼的總重力作為細線對小車的拉力F,測出不同拉力F對應的加速度a的值,并把各數(shù)據(jù)標在aF坐標系上,發(fā)現(xiàn)它們都在一條直線的附近,這條直線不過坐標原點,如圖甲所示,產(chǎn)生這種情況的原因是什么?甲答:.

(2)經(jīng)過調整后,該同學作出的aF圖象如圖乙中的A所示,另一位同學使用同一套儀器作出的aF圖象如圖乙中的B所示,則mAmB(選填“>”“=”或“<”).

乙5.某學生用如圖甲所示實驗裝置做“探究加速度與力、質量的關系”實驗,保持小車的質量不變,測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示.甲F/N0.200.300.400.50a/(m·s-2)0.100.210.290.40乙(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙中畫出aF圖線.(2)把圖線延長,看看圖線是否通過原點?如果不通過原點,試分析在操作過程中可能遺漏了哪個步驟:6.用如圖所示的裝置來探究物體的加速度與力、質量的關系.實驗時,小盤和砝碼牽引小車,使小車做初速為零的勻加速直線運動.(1)此實驗中可以不測量加速度的具體值,原因是:.

(2)通過改變,就可以改變小車所受到的合力.

(3)在探究加速度與質量的關系時,分別以為縱坐標、為橫坐標作圖象,這樣就能直觀地看出其關系.

基礎過關（6個）1、在探究a與F、m關系的實驗中，下列說法中正確的是()A.平衡摩擦力時，小桶應用細線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂子B.實驗中無需始終保持小車和砝碼的質量遠遠大于砂子和小桶的質量C.實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質量，描出相應的點在一條直線上時，即可證明加速度與質量成反比D.平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受到阻力2．某學生在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，在平衡摩擦力時把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大。他所得到的a-F關系圖象應是下列哪一個？(a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力)()3．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，備有下列器材：A.電火花計時器；B.天平；C.秒表；D.交流電源；E.電池；F.紙帶；G.細繩、砝碼、鉤碼、滑塊(可騎在氣墊導軌上)；H.氣墊導軌(一端帶定滑輪)；I.毫米刻度尺；J.小型氣泵。(1)實驗應選用的器材有______________；實驗研究的對象______________________。(2)本實驗分兩大步驟進行：①_______________________；②________________________。4．在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時，我們用實驗研究了小車“在質量一定的情況下，加速度和作用力的關系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質量之間的關系”．這種研究物理問題的科學方法是()A.建立理想模型的方法B.控制變量法C.等效替代法D.類比法5．探究物體的加速度與力、質量的關系實驗中，

(1)在探究物體的加速度與力的關系時，應保持__________不變，分別改變施加在物體上的水平拉力F，測出相對應的加速度a。

(2)為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質量m的關系，往往用二者的關系圖象來表示，該關系圖象最好應選用__________。

A．a(chǎn)-m圖象

B．m-a圖象

C．a(chǎn)-圖象

D．圖象6．用斜面、小車、小盤、砝碼、打點計時器等做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且x1、x2、x3、…、x6已測量出。請寫出計算加速度的表達式能力提升（2個）1.現(xiàn)要驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律.給定的器材如下:一傾角可以調節(jié)的長斜面(如圖所示)、小車、計時器一個、刻度尺.填入適當?shù)墓交蛭淖?完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響):(1)讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2,記下所用的時間t.(2)用刻度尺測量A1與A2之間的距離x,則小車的加速度a=.

(3)用刻度尺測量A1相對于A2的高度h,設小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F=.

(4)改變,重復上述測量.

(5)以h為橫坐標、為縱坐標,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖.如能得到一條過原點的直線,則可以驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律.2.在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中.(1)某組同學用如圖所示裝置,采用控制變量的方法,來研究在小車質量不變的情況下,小車的加速度與小車受到力的關系.下列措施中不需要或不正確的是.A.首先要平衡摩擦力,使小車受到的合力就是細繩對小車的拉力B.平衡摩擦力的方法是,在塑料小桶中添加砝碼,使小車能勻速運動C.每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力D.實驗中,通過在塑料桶中增減砝碼來改變小車受到的拉力E.每次小車都要從同一位置開始運動F.實驗中應先放小車,然后再接通打點