1、第3節(jié) 牛頓第二定律本節(jié)教材的設計仍是“三維”課堂教學的好材料，不僅體現(xiàn)了“知識與技能”，如牛頓第二定律的內(nèi)容、公式、應用牛頓第二定律解題的例1和例2、“科學漫步”等，同時也體現(xiàn)了“過程與方法”的教學，如力的單位為什么定為“牛頓”，例1、例2解決問題的詳盡的思維過程的分析，坐標系為什么要那樣建立等等，都是研究問題的過程與方法的好例子。“科學漫步”中并沒有給出如何計算m2，而是設計成“接下來的計算請同學自己完成”，讓學生自己去探究，想方設法解決它?！扒楦袘B(tài)度與價值觀”的教育融合在本節(jié)的各個環(huán)節(jié)，學生通過“科學漫步”內(nèi)容體會到牛頓第二定律在科學研究上的成功應用，有學以致用的感受，從而使學生的思維空

2、間得以拓展，并對已學知識有認可的價值觀。在第二節(jié)實驗的基礎上得出牛頓第二定律，已如流水，自然而成。教材在布局上，大篇幅的筆墨用在利用牛頓第二定律解決問題上。例1介紹的是一條直線上的力合成在牛頓第二定律中的應用，例2介紹的是不在一條直線上的力的合成在牛頓第一定律中的應用。例2的分析較舊教材稍有變化，側(cè)重點在力的正交分解上，淡化了舊教材的平行四邊行定則加力的圖示的求解。平行四邊形定則使用有其不便處，求二力的合力稍微容易些，多力合力的求解教繁瑣。高中范圍內(nèi)，多力的合力求解，我們多采用力的正交分解的方法處理。教材在這一點的處理上，體現(xiàn)了與實際教學及學生學法相結(jié)合的指導思想，在這一點的處理上恰倒好處。例

3、1是舊教材沒有的?！翱茖W漫步”的內(nèi)容源于舊教材第一冊60頁“閱讀材料”，但新課標一改舊教材的敘述式，變?yōu)樽⒅貑栴}解決過程的設置，體現(xiàn)了“過程與方法”的教學。“問題與練習”部分的五道習題全部源于舊教材，只是有些問法稍有變化，要利用教材設計特點，有意識地對學生進行“過程與方法”方面的培養(yǎng)。教材設計值得商榷之處，將在后面的“教學建議”中再談。教學建議一、牛頓第二定律的教學1、內(nèi)容新課標教材淡化了牛頓第二定律的嚴謹?shù)谋磉_形式，考慮到牛頓第二定律在整個物理學中的地位，老師們?nèi)詰獜娬{(diào)牛頓第二定律的矢量性，可通過提出問題，引出牛頓第二定律的矢量性。如力和加速度都是矢量，第二節(jié)所探究的側(cè)重點只是確定了加速度和

4、力的大小之間的關系。若從矢量上考慮，還確定了它們方向之間的關系，加速度的方向跟引起這個加速度的力的方向相同。由此得出牛頓第二定律的完整的表達：物體的加速度跟所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。2、表達式新課標從定義物理單位的角度，引出了牛頓第二定律的表達式F=ma，這種安排是從物理問題的相互關系上探究，體現(xiàn)了物理學處理問題的一種巧妙構思，體現(xiàn)了“方法與過程”的教學思想，而舊教材在這一點的處理上采用結(jié)論性的處理方式，我們要抓住這一教學環(huán)節(jié)，讓學生真正體驗到知識的來朧去脈，做到知其然，又知其所以然，讓學生在科學發(fā)展的思路上一路走下去，自然得出F=ma的簡捷的表達

5、式。3、F=kma中k的難點突破通過實驗得到了F=kma，教科書中說 “由于沒有規(guī)定多大力作為力的單位，因此，在F=kma這個關系中，比例系數(shù)k的選取就有一定的任意性，只要是常數(shù)，它就能正確表示F與m、a之間的比例關系?！彪m然這句話不難理解，但這里仍是學生學習的難點。由于，說明k的數(shù)值跟F、m和a所選擇的單位有關，如果物體的質(zhì)量m=1kg，得到的加速度a=1m/s2，那么，這時作用在物體上的外力F的數(shù)值就等于k的數(shù)值，把這時作用在物體上的力的大小定義為“1個單位的力”，k的數(shù)值就等于1，1N=1kgm/s2，也就是說1N的力是使1kg的物體產(chǎn)生1m/s2那么大的加速度，應讓學生反復體會1N的大

6、?。ㄓ捎谠谶@里規(guī)定了力的大小，所以在今后學習萬有引力定律和庫侖定律時，比例常數(shù)就不會是1了），運用牛頓第二定律F=ma解決問題時，F(xiàn)、m和a的單位必須分別N、kg和m/s2，即國際單位制的單位。4、理解牛頓第二定律的確切含義牛頓第二定律公式中的F表示的是物體所受的合外力，而不是其中的某一個力或幾個力。由此強調(diào)應用牛頓第二定律解題，一定要先對研究對象進行受力分析。牛頓第二定律的公式具有矢量性，即公式中的F和a都是矢量，且二者的方向相同。這一點也是學生列方程時的一個弱點，求合力時不知道用什么力去減另一些力。牛頓第二定律的公式具有瞬時性，即物體在某一時刻的加速度與該時刻的合外力相關。合外力發(fā)生變化時

7、，加速度隨之發(fā)生變化；合外力在某一時刻停止作用，加速度隨即消失?？筛爬椋和瑫r產(chǎn)生、同時變化、同時消失，加速度與合外力共存亡。對于這一知識點可利用后面的“教學參考用題2”加以訓練。二、例1的教學1、設置目的例題1選取的是從物體的運動狀態(tài)確定受力，以及從受力情況確定物體的運動狀態(tài)的問題。這是將運動學與動力學相結(jié)合的典型問題。因此，教學中要引導學生重視題目的分析過程，同時，注意理解過程中力或加速度的正、負號的含義及單位的統(tǒng)一。2、數(shù)據(jù)處理的方法=437N，a=1.42 m/s2這兩個數(shù)據(jù)都是約數(shù)，這里寫作“二”號，沒有用“”號，主要是淡化純數(shù)學的表達形式，使學生的注意力集中在對物理規(guī)律的應用上。4

8、37N再保留小數(shù)點后數(shù)值從問題本身來說已無多大意義，而1.42 m/s2不能寫作1 m/s2，這里主要是從小數(shù)點后保留部分的數(shù)值與所得結(jié)果的相對誤差考慮，即后面的數(shù)，對所得結(jié)果來說是否為“小量”。當然1.42 m/s2也可寫作1.4 m/s2，相對誤差不到1.5%，從數(shù)據(jù)表達的物理意義上看是允許的。在這里要防止出現(xiàn)要求學生書寫結(jié)論要與原題題設所給條件點后數(shù)位一致的思路。在計算題中，不要過于墨守某種成規(guī)，認為所得數(shù)值的表達形式一定要與題設所給條件點后位數(shù)一致。要從實際出發(fā)，從數(shù)值所表達的物理意義出發(fā)來理解結(jié)果的記錄方法。3、受力分析F=ma中的F為合外力，因此對物體進行受力分析在牛頓第二定律的應

9、用中顯得極為重要，可以說正確的受力分析是成功解題的一半，受力分析錯，以下都錯。教材從豎直和水平兩個方向進行分析。本題豎直方向的力雖對水平方向的力沒有影響，但從受力分析的角度來說，豎直方向力的分析過程不可少，應讓學生養(yǎng)成一種良好的分析習慣。這種好習慣在解決摩擦力變化情況中體現(xiàn)出其思維的嚴密性。4、本題兩個加速度的表達本題先求出減速運動的加速度，后求出加速運動的加速度a=1.42 m/s2，沒有使用a1、a2來區(qū)分，主要是因為解答中的文字表述清楚，不會引起誤解。依據(jù)學生現(xiàn)在的學情，可以采用教材上的這種訓練方式，因為文字表達地多，表達地也清晰，這樣也能使學生在學習的初級階段做到思路清晰。隨著學生學習

10、的深入和解題能力的提高，文字敘述可相對減少，利用a1、a2以示區(qū)別，表達清楚即可。5、“旁批”介紹的是一種求合力的方法老師們也可從F=ma的矢量性方面解釋，讓學生體會到牛頓第二定律方程的力的相減關系。根據(jù)F和a的方向一致，為列方程方便，可用與加速度方向相同的力減去與加速度方向相反的力。這樣就把矢量運算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運算，減少運算過程中由于矢量符號造成的失誤。注意教材一般是默認初速度方向為正來列方程的。6、物理符號的使用建議使用具有特色的物理符號。如：N表示支持力或壓力，f表示摩擦力，繩子拉力用T或F表示，電場強度E表示，電動勢用表示，若用區(qū)別近似量再以下標區(qū)別。舊教材上用表示滑動摩擦力，表示壓力或

11、支持力等等，不僅書寫繁瑣，在運算過程中稍有不留意容易漏寫下標，造成誤導而消去。對于平行板電容器形成電場的相關問題計算中，常常同時用到電場強度和電動勢，這兩個符號放在一起，真是不容易處理。就此問題本人曾當面向張大昌教授請教，張教授對此的解釋是：“的確存在使用上的不便，但教科書要送國家計量局審查，才有這種要求。我們也在積極爭取使用容易區(qū)分的物理符號。”三、例題2的教學1、設置目的例題2選取的是已知作用在物體上的兩個力，求物體的加速度問題。目的是讓學生理解這個加速度是由作用在物體上的合力產(chǎn)生的。要根據(jù)平行四邊形定則求出合力，然后再根據(jù)牛頓第二定律解出運動物體的加速度值。另外，解決這個具體問題還要訓練

12、學生會怎樣建立坐標系，如何恰當?shù)剡x擇坐標軸的方向能夠使問題簡化等。2、坐標系的建立教材先問F1和F2“應該怎樣處理？”再問“在這個問題中應該怎樣建立坐標系”，體現(xiàn)了“過程與方法”的教學。教材利用平行四邊形求得合力的方向，然后確定沿合力方向和垂直合力方向建立坐標系。在這里最好能給學生在坐標系的建立上埋下伏筆，說明沿運動方向和垂直方向建立坐標系。新課標教材在本章第六節(jié)第二個例題有這方面的訓練。3、“說一說”的處理此處“說一說”內(nèi)容為舊教材53頁練習第6題的陳述部分內(nèi)容。新課標教材把它改為“說一說”，且使用啟發(fā)式語言，讓學生自己思考得出結(jié)論。注重的是一種思維探究過程。自由落體是一種理想化的運動模型，

13、物體只受重力作用，合外力也就是重力，由牛頓第二定律得mg=ma，等式的兩邊約去m，說明物體運動的加速度與質(zhì)量無關，a=g。能從這個角度來理解自由落體加速度是一樣的，讓學生認識到知識是一個有機體，環(huán)環(huán)相扣，脈脈相通，從中體會到學習的樂趣。4、對“例題2”的商榷如果站在學生初學的角度看這個問題，似乎有些缺憾。這個題目是設置在牛頓第二定律新授課中的示范題。大家都知道，應用牛頓第二定律解題的一般思路：先確定研究對象，再對研究對象進行受力分析，然后利用=ma列方程求解相關問題。而受力分析是力學的基礎，是正確解決問題的關鍵。受力分析的步驟一般為重力、彈力、摩擦力。本題已知m=2kg及F1、F2大小和方向的

14、關系，對于思維較縝密的學生來說，不免會產(chǎn)生這樣的困惑：重力mg與F1、F2存在什么關系呢？F1、F2是否包含了mg，如果包含了，又是如何包含的呢？當然，從題意知，物體只受F1、F2作用，沒有重力，而在這一點上學生自然會有疑問，任何有質(zhì)量的物體都會受重力，為什么這里有質(zhì)量而沒有重力了呢？本題不同于“科學漫步”所述情景，“科學漫步”通過文字及配圖已給學生創(chuàng)設了一個受力情景，先計算加速度，再應用牛頓第二定律求質(zhì)量，是個水到渠成的構思，不會考慮到引力的影響。鑒于此，建議此處例題從學生認知水平上考慮，可換一個更能反映用牛頓第二定律解題的典型問題。建議題一質(zhì)量為5kg的物體置于水平桌面上，第一次用10N的

15、水平力拉它，產(chǎn)生1 m/s2的加速度。若改用20N水平力拉它，產(chǎn)生的加速度是多大？設置建議題的目的若不加分析，亂套公式，該題所求加速度可能出現(xiàn)2m/s2的結(jié)果。設置此題實際也就要求學生在應用牛頓第二定律解題時必須在確立研究對象的基礎上，進行正確的受力分析。特別是對較為隱蔽的摩擦力的理解，更有利于培養(yǎng)學生的分析問題解決問題的能力及思維的縝密性。四、科學漫步“科學漫步”內(nèi)容源于舊教材60頁的“閱讀材料”，但又有別于“閱讀材料”的設計，新課標的設計側(cè)重點在解決問題的過程。為了進一步激發(fā)學生探究未知星空的奧秘，編者避開了陳述式介紹，讓學生自己去探究解決的方法。為了降低難度，同時介紹了如何驗證結(jié)果：“事

16、先測出m2=3660kg，誤差不到5%”。這個問題可作為學生必做題處理。附解答：推進器的推力使宇宙飛船和火箭組產(chǎn)生的加速度a=0.13 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律 F=ma=（m1+m2）a得m2=3485kg3500kg教學參考用題圖4-3-11、（2004上海黃浦模擬）物體A、B都靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)量分別是mA和mB，與水平面之間的動摩擦因數(shù)分別為A和B，用平行于水平面的力F分別拉物體A、B，得到加速度a和拉力F的關系圖象分別如圖4-3-1中A、B所示。利用圖象求出兩個物體的質(zhì)量mA和mB甲同學分析的過程是：從圖象中得到F=12牛時，A物體的加速度aA=4 m/s2，B物體的加速

17、度aB=2 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律導出： mA=3千克，mB=6千克。乙同學分析的過程是：從圖象中得出直線A、B的斜率為：KA=tg450=1，KB=tg26034/=0.5，而，mA=1千克，mB=2千克。請判斷甲、乙兩個同學結(jié)論的對和錯，并分析錯誤的原因，如果兩個學生都錯，分析各自的錯誤原因后再計算正確的結(jié)果。根據(jù)圖像計算A、B兩物體與水平面之間動摩擦因數(shù)A和B的數(shù)值。解析：甲、乙兩同學的說法都錯。甲錯把水平力F當作合外力，而A、B兩物均受摩擦力f=4牛。乙錯在由于a軸和F軸的標度不同，斜率ktg正確的是：mA=2千克，mB=4千克fA=fB=4牛，NA= mAg=20牛 ， NB=

18、mBg=40牛題目設置目的：考查辨析能力。教育學生解決問題不盲從，有自己分析問題的思路和方法。有些學生有可能被錯誤解法所迷惑，看哪一個都對?？疾樽R圖能力。學生剛剛探究過第二節(jié)實驗內(nèi)容，應該能夠?qū)Σ贿^原點的圖像進行處理，知道A、B均受摩擦力f=4N。圖4-3-22、如圖4-3-2所示，彈簧左端固定，右端自由伸長到O點并系住物體m，現(xiàn)將彈簧壓縮到A點，然后釋放，物體一直可以運動到B點，如果物體受到的摩擦力恒定，則A.物體從A到O先加速后減速B.物體從A到O加速，從O到B減速C.物體運動到O點時，所受合力為零D.以上說法都不對分析：物體從A到O的運動過程中，初始階段彈簧彈力大于摩擦力，合力方向向右，在A點彈簧彈力最大，合力最大，隨后物體向右運動