牛顿第二定律

“牛顿第二定律”教学案例

教学目的：

1．通过本课的学习，让学生记住牛顿第二定律的表达式：理解各物理量及公式的意义。

2．了解以实验为基础，经测量、推理、归纳出结论并用数学公式表达物理规律的研究方法。

3．巧设情景，激发学生探索规律的欲望，培养学生探索物理规律的兴趣。

教学重点：成功的完成实验及对数据的分析。

教学难点：实验数据采集的处理。

课型：探索型新授课。

课时：1课时。

教学仪器：气垫导轨一台，实验小车一个，砝码一套，片码若干，电脑一台（尺寸较大的彩显，投影仪一台，灯片若干。

教学过程：

1．引入

[复习提问]：通过上节课的学习，我们知道物体受外力作用要产生加速度，物体的加速度与什么有关？有什么关系？（学生回答：F越大，a越大，m越大，a越小）

[启发提问]：F越大，a越大是什么意思？是，还是或其它关系（学生无法回答）

[引入课题]：a与m的关系也有类似的问题。也就是说，上节课我们只解决了a与F，a与m的定性关系，其实，以我们现在的知识和能力，是完全可以研究出a与F，a与m的定量关系的，这就是我们本节要学习的内容——牛顿第二定律。

[板书]：牛顿第二定律

2．牛顿第二定律的导出：

[启发提问]：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？

[板书]：（1）在m一定的情况下，研究a与F的关系。

[介绍实验装置，简介实验原理]：让滑块作初速为零的匀加速运动，测出S 和t，就可算出a。

[实验1]：将演示实验改为学生实验，抽三名学生上台演示，让学生自己选择做什么，其分工如下：

甲：保证滑块在第一光电门由静止开始运动，并控制气源开关。乙：根据实验需要，调整托盘中的砝码质量，并保证细线通过定滑轮。丙：对计时器复零，读数数据，并在投影底片上记录数据（附表1略）

其余同学中对操作特别有兴趣的可观察他们实验进行的情况，争取操作实验2的机会，也可根据他们测出的t值和给出的S值计算出a，（可发空白灯片，学生将计算值填入灯片）并推测a与F的关系。

教师起主持作用：指导学生进行实验，并扼要的解说：同时督促其它同学观察、计算、推测；并采集、挑选典型灯片投影在屏幕上。

实验过程：（略）

[讲述]：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，因为计算法太繁。现在我们用图像法处理。

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。（CAI课件略）。

[板书]：结论：或者

[实验2]：另选三人作F一定时，研究a与m的关系实验，教师与其它学生的活动同上。（附表2略）

[启发提问]：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。）

[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）

[板书]：（3）牛顿第二定律

语言表述：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体质量成批比。其公式为：F=ma

[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

[启发提问]：若将刚才的实验放在粗糙的水平面上作，小车加速度怎么计算？

（学生会将拉力和摩擦力等效为一个力计算a，教师再进一步引出物体受多个不在同一直线上的力作用的问题）。

[板书]：（1）F=ma中，F应理解成合外力。

[启发提问]：F的矢量，a也是矢量，它们方向有什么关系？（若学生不能明确回答，则提示在刚才的实验中，a的方向怎样？小车受的合外力方向怎样？）

[板书]：（2）F=ma 是矢量式，a与F同向。

[启发提问]：在实验1中，若在小车运动过程中突然改变拉力大小，a会怎样？

（学生猜测a会变化，抽一同学上台配合老师演示：小车运动中突然加一砝码，小车运动时间变短，说明a变大。）

3．巩固新课

（1）（注意点：（1）先求F；（2）运用F=ma时，各物理量的单位。）

（2）一个小孩用力去推一辆大车，未推动，这与牛顿第二定律矛盾吗？若车放光滑平面上呢？（引导学生对小孩在粗糙平面和光滑平面情况分析讨论。）

4．布置作业（略）

板书设计

3-3 牛顿第二定律

一、实验探索

1.M一定：a∝F 3.分析 <1>

2.F一定：a∝1/m <2>

二、牛顿第二定律 <3>

1．内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比

2．公式：a F/m

改为：F=kma

简化公式：F=ma