一、素质教育目标
(一)知识教学点
1.以实验为基础,运用数学知识推导得出牛顿第二定律.
2.掌握公式、物理量的意义.
3.学习、应用牛顿第二定律应注意的问题.
(二)能力训练点
1.师生实验总结牛顿第二定律,对真理进行再探究,培养学生动手实验、研究、总结规律,不断创新的能力.
2.初步掌握实验研究中的控制变量法.
3.通过模型“变换”,培养学生透过现象看本质的能力.
(三)德育渗透点
1.通过对实验误差处理、控制变量的学习,培养学生“舍小取大”,尊重事实,实事求是的美德.
2.团结协作,达成双赢。
(四)美育渗透点
1.师生共同操作,体会科学研究,引导学生在平凡的小事中提高与他人的协作能力,同时多角度去发现“美”、欣赏美与创造美的能力.
2.激发学生去探索生活和大自然中的“奥妙”美和和谐美.
二、学法引导
1.以实验的方法,让学生带着问题去研究.
2.“控制变量法”是我们经常用来分析问题、解决问题的有效途径.
3.归纳总结,形成规律性认识.
三、重点·难点·疑点及解决办法
1.重点
师生协作的成功完成实验,讨论得出牛顿第二定律.并掌握牛顿第二定律的初步应用.
2.难点
物理公式在确定物理量的数量关系的同时也确定了物理量的因果及相互关系.
3.疑点
1).从牛顿第二定律可知,无论怎么小的力都可以使物体产生加速度,可是当用力推一个停在地面上的较大的物体时,却推不动,这是什么原因呢?
2).运用牛顿第二定律应注意的关键问题是什么?
4.解决办法
对实验分析、剖析、讲解例题及师生互动等方式加以解决.
四、课时安排
1课时
五、教具学具准备
1.展示平台、多媒体背投.
2.带滑轮的长木板两块、小车两辆、细线、砝码盘、砝码、铁夹、直尺等.
六、师生互动活动设计
1.教师由复习影响物体运动状态改变的因素,导入如何定量分析.
2.在控制变量的前提下师生共同作演示实验,探讨.
3.师生共同讨论实验结果,总结归纳形成规律性认识.
4.在教师引导下,学生出题互动解题.
七、教学步骤
(一)明确目标
1.通过师生实验,总结牛顿第二定律,讲解学习和应用牛顿第二定律时的注意事项,并能引导学生掌握,使学生会应用牛顿第二定律解决实际生活中的物理问题.
2.积极参与,“自我”提升学习能力.
(二)重点、难点的学习及目标达成过程
牛顿第一定律告诉我们:力是改变物体运动状态即产生加速度的原因.另外,质量对物体运动状态改变(产生加速度)也起影响作用,那么,力,加速度,质量之间有无某种定量的关系呢?这节课,我们来研究这个问题.
选两个学生与老师一起在展示平台完成演示实验:
1.加速度和力的关系
[实验],在研究加速度和力的关系时,要先排除质量对加速度的影响,即保持两小车的质量相同,这种处理问题的方法称为“控制变量法”。展示台上的小车,两辆车的质量是相同的,师生按课本上的图(即下图)将实验器材装配好,准备做实验.
[实验1]
打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动,小车走过一段距离后关上夹子,让两车停下,用直尺量出两小车走过的位移 , ,读出砝码盘中两小车所受的力,从数据中精确感受力与位移的数量关系,启发学生得出s= a 公式,从而推导出在时间t相同情况下,力与加速度成正比(强调力只产生加速度,而a与s成正比,故借助比较小车位移来比较小车的加速度.)
同学们研究表明,对质量相同的物体来说物体的加速度跟作用在物体上的力成正比,由同学写出 ∶ = ∶ 或a∝F
2.加速度和质量的关系
[实验2]还用前面装置,在砝码盘上放上相同砝码(提问:为什么这样做?控制变量使力相等)在一小车上再固定一个小车,使两小车质量不同,重做上面的实验,测出位移和质量,得出小车通过位移与它们的质量成反比,再根据公式s= a ,得出加速度与质量成反比,即
∶ = ∶
3.牛顿第二定律
总结上面的结果,得出牛顿第二定律,即物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度方向与力的方向相同.
A∝
上述比例式要改写成等式,必须加上比例常数,得k=kma,选择国际单位制,力的单位用牛顿,质量的单位用千克,加速度单位用米/ ,则k=1,上式则简化为F=ma,可见,物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量间的因果关系.
关于以上实验,请同学们课后思考以下两个问题:(多媒体展示)
1.若把上述实验中的小车,改为滑块,则摩擦力的影响就不能忽略,滑块将受到拉力及摩擦力的作用,又将如何表示呢?
2.绳对物体的拉力是不是就是托盘和砝码的重力?(本堂课不解决该问题)
4.师生互动
(1).多媒体动画展示:
学生观察如下一个接触面(不光滑)的物理模型的变速运动,并依据给出的条件:物体的质量m=10kg,物体与接触面间的摩擦系数μ=0.2,模仿老师出题。
V a V a
图1 图2
V a
图3 图4
最有意义,最活泼激烈的双边活动――学生凭多媒体动画展示印象,模仿老师出例题,做例题。
老师出题:例题1.上述物体以10m/s的速度向右运动,求其加速度?
引导:首先,确定研究对象――物体.
其次,受力分析,注意受力分析步骤.
再次,确定加速度方向即合外力的方向――向左.
最后,列方程解方程.f=mgμ
mgμ=ma a=2(m/s2) 方向向左
鼓动学生出题选出较有“意义”的例题.
学生一:例题2.上述物体在F=16N的水平拉力作用下向右运动,求其加速度?
学生解题:
F-f=ma a=-0.4(m/s2) 方向向左
引导学生讨论错误的原因是:f >F物体不运动,a=0
教师点评,引导学生自己纠正:该题去掉“向右运动”四个字,就是一道相当好的习题,并表扬该生“勇于凸现自己”。
学生二:例题3.上述物体在F=24N的拉力作用下向右运动,求其加速度?
F-f=ma a=0.4(m/s2) 方向向右
(2).通过以上活动引导学生对牛顿第二定律进一步讨论:
1.解决疑难
讨论疑点1,得出:推力与摩擦力平衡,物体仍处于静止状态,强调F是物体所受的合外力(下节课简介内力和外力).
启发讨论疑点2,得出:运用牛顿第二定律的关键是“根据物体的受力,确定加速度的方向。”
2.提升对牛顿第二定律认识和理解
1).矢量性:加速度方向始终和引起这个加速度的外力一致.
2).同时性:加速度和合外力的关系具有同时性,是瞬时对应的关系,有外力,才有加速度,外力不变,加速度不变,外力随时间改变,加速度也随时间改变,外力停止作用,加速度随即消失.
3).独立性:每个外力对应于一个加速度,合外力对应于合加速度.
3.区分牛顿第二定律的定义式和数学表达式.
(三)巩固练习
练习二 (1)(2)(5)
三个同学自愿上黑板版演,师生共同点评.
(四)整体感知
通过实验,得出牛顿第二定律中a∝F,a∝ ,讲解后得出牛顿第二定律F=ma,在应用牛顿第二定律时应注意力与加速度同时性,三个物理量单位的统一性,加速度与力的矢量性.
(五)总结、扩展――多媒体动画,配音展示
1.学习用控制变量法研究问题,解决问题.
2.掌握牛顿第二定律及公式.牛顿第一定律确定了力的涵义,指出力是改变物体运动状态的原因,牛顿第二定律则描述出力是怎样改变物体运动状态的即力与物体加速度成正比,物体加速度方向与力的方向相同.
3.掌握牛顿第二定律的矢量性、同时性和独立性原理.
4.熟练掌握运用牛顿第二定律解决一个物体一个接触面的物理问题,再解决多个接触面的一个物体,进而研究解决多个物体的物理问题。
八、布置作业
练习二 (3)(4)(6)
