2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第三節(jié) 牛頓第二定律教學(xué)實(shí)錄 教科版必修1

2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第三節(jié)牛頓第二定律教學(xué)實(shí)錄教科版必修1課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教材分析2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第三節(jié)牛頓第二定律教學(xué)實(shí)錄教科版必修1。本節(jié)課旨在幫助學(xué)生理解牛頓第二定律的內(nèi)涵，掌握其表達(dá)式及其應(yīng)用，并能解決簡單的動(dòng)力學(xué)問題。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密相連，通過實(shí)驗(yàn)、分析、討論等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生深入理解牛頓第二定律的本質(zhì)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，通過牛頓第二定律的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具分析物理現(xiàn)象，提高邏輯推理和問題解決能力。同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過實(shí)驗(yàn)探究過程，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作和數(shù)據(jù)分析的能力。此外，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的好奇心和求知欲，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。三、學(xué)情分析本節(jié)課面對(duì)的是高中一年級(jí)的學(xué)生，他們?cè)谶M(jìn)入高中階段之前已經(jīng)具備了一定的物理基礎(chǔ)，對(duì)基本的物理概念和規(guī)律有一定的了解。然而，由于高中物理知識(shí)體系的復(fù)雜性和抽象性，學(xué)生在面對(duì)牛頓第二定律這樣的核心概念時(shí)，可能會(huì)遇到以下挑戰(zhàn)：

1.知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生可能對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的基本概念理解不夠深入，對(duì)加速度的概念較為模糊，這會(huì)影響他們對(duì)牛頓第二定律的理解。

2.能力水平：學(xué)生在數(shù)學(xué)應(yīng)用能力上存在差異，對(duì)于公式的推導(dǎo)和物理量的計(jì)算可能存在困難，這需要教師在教學(xué)中加以引導(dǎo)和幫助。

3.素質(zhì)培養(yǎng)：學(xué)生的探究能力和實(shí)驗(yàn)操作能力參差不齊，部分學(xué)生可能缺乏科學(xué)探究的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)技能，這需要在教學(xué)中注重實(shí)踐操作和實(shí)驗(yàn)探究的環(huán)節(jié)。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生的課堂參與度和學(xué)習(xí)態(tài)度不一，部分學(xué)生可能對(duì)物理學(xué)科缺乏興趣，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，需要教師通過多樣化的教學(xué)方法和激勵(lì)機(jī)制來激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

這些學(xué)情特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了以下影響：

-教學(xué)過程中需要注重基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和深化，確保學(xué)生對(duì)基本概念有準(zhǔn)確的理解。

-教學(xué)方法上應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與，提高他們的探究能力和問題解決能力。

-在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)，同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力的提升。

-通過創(chuàng)設(shè)有趣的教學(xué)情境和實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)習(xí)慣。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：計(jì)算機(jī)、投影儀、實(shí)物演示器、電子白板

-課程平臺(tái)：學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：牛頓第二定律的動(dòng)畫演示視頻、在線互動(dòng)測(cè)試題庫

-教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)演示、小組討論、黑板板書、課堂提問五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，例如，要求學(xué)生預(yù)習(xí)牛頓第二定律的基本概念和公式。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞牛頓第二定律，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，如“如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律？”、“牛頓第二定律在生活中的應(yīng)用有哪些？”等，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果，例如，通過預(yù)習(xí)報(bào)告或在線測(cè)試來檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解牛頓第二定律的基本概念和公式。

思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問，例如，學(xué)生可能提出關(guān)于加速度和力之間關(guān)系的問題。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀和思考，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)和微信群，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解牛頓第二定律，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過展示一個(gè)與牛頓第二定律相關(guān)的實(shí)際案例，如汽車加速的場(chǎng)景，引出牛頓第二定律，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解牛頓第二定律的公式和推導(dǎo)過程，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解，例如，通過計(jì)算不同質(zhì)量物體在相同力作用下的加速度來展示公式應(yīng)用。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生通過合作實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證牛頓第二定律，例如，使用不同質(zhì)量的滑塊在斜面上滑動(dòng)，測(cè)量加速度。

學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題，例如，思考不同質(zhì)量物體在相同力作用下加速度的差異。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律，例如，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析結(jié)果。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解牛頓第二定律的知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過實(shí)驗(yàn)和小組討論，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握牛頓第二定律的技能。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解牛頓第二定律，掌握其應(yīng)用。

通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)牛頓第二定律，布置適量的課后作業(yè)，如計(jì)算不同情境下的加速度，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提供拓展資源：提供與牛頓第二定律相關(guān)的拓展資源，如科普書籍、在線課程等，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，例如，指出學(xué)生在計(jì)算過程中的錯(cuò)誤并解釋正確的方法。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果，例如，通過計(jì)算不同力作用下物體的加速度來應(yīng)用牛頓第二定律。

拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考，例如，閱讀科普書籍來了解牛頓第二定律在科技領(lǐng)域的應(yīng)用。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的牛頓第二定律知識(shí)點(diǎn)和技能。

通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.牛頓第一定律：

-內(nèi)容：物體在沒有外力作用時(shí)，保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-公式：F=0

-意義：揭示了慣性的概念，物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。

2.牛頓第二定律：

-內(nèi)容：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。

-公式：F=ma

其中，F(xiàn)表示合外力，m表示物體的質(zhì)量，a表示物體的加速度。

-意義：定量描述了力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，為動(dòng)力學(xué)研究提供了基礎(chǔ)。

3.牛頓第三定律：

-內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。

-公式：F1+F2=0

其中，F(xiàn)1表示物體A對(duì)物體B的作用力，F(xiàn)2表示物體B對(duì)物體A的反作用力。

-意義：揭示了作用力與反作用力的關(guān)系，為物理學(xué)研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

4.力的合成與分解：

-內(nèi)容：一個(gè)力的作用效果可以用多個(gè)力的作用效果來代替，反之亦然。

-方法：力的合成——將多個(gè)力分解為水平方向和豎直方向的分力，然后分別計(jì)算合成力；力的分解——將一個(gè)力分解為與原力共線的分力，使分力的合成效果與原力相同。

-意義：簡化了力學(xué)問題的研究，為解決復(fù)雜力學(xué)問題提供了方便。

5.動(dòng)能和勢(shì)能：

-內(nèi)容：動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，勢(shì)能是物體由于位置而具有的能量。

-公式：動(dòng)能E_k=1/2mv^2；勢(shì)能E_p=mgh

其中，m表示物體的質(zhì)量，v表示物體的速度，h表示物體的高度。

-意義：揭示了能量守恒定律，為研究物體的運(yùn)動(dòng)提供了重要的理論依據(jù)。

6.動(dòng)能定理：

-內(nèi)容：物體在運(yùn)動(dòng)過程中，所受合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化量。

-公式：W=ΔE_k

其中，W表示合外力做的功，ΔE_k表示動(dòng)能的變化量。

-意義：為研究物體的運(yùn)動(dòng)提供了重要的理論依據(jù)，有助于解決動(dòng)力學(xué)問題。

7.勢(shì)能定理：

-內(nèi)容：物體在運(yùn)動(dòng)過程中，所受合外力做的功等于物體勢(shì)能的變化量。

-公式：W=-ΔE_p

其中，W表示合外力做的功，ΔE_p表示勢(shì)能的變化量。

-意義：為研究物體的運(yùn)動(dòng)提供了重要的理論依據(jù)，有助于解決動(dòng)力學(xué)問題。

8.機(jī)械能守恒定律：

-內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的情況下，物體的機(jī)械能（動(dòng)能+勢(shì)能）保持不變。

-意義：為解決機(jī)械能守恒問題提供了重要的理論依據(jù)，有助于簡化力學(xué)問題的研究。

9.動(dòng)量：

-內(nèi)容：物體的動(dòng)量是物體質(zhì)量和速度的乘積，動(dòng)量是一個(gè)矢量。

-公式：p=mv

其中，p表示動(dòng)量，m表示物體的質(zhì)量，v表示物體的速度。

-意義：揭示了動(dòng)量守恒定律，為研究碰撞、爆炸等問題提供了重要的理論依據(jù)。

10.動(dòng)量守恒定律：

-內(nèi)容：在只有外力作用或外力為零的情況下，系統(tǒng)的動(dòng)量保持不變。

-公式：p_initial=p_final

其中，p_initial表示初始動(dòng)量，p_final表示最終動(dòng)量。

-意義：為研究碰撞、爆炸等問題提供了重要的理論依據(jù)，有助于解決動(dòng)力學(xué)問題。

11.角動(dòng)量：

-內(nèi)容：物體的角動(dòng)量是物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的乘積，角動(dòng)量是一個(gè)矢量。

-公式：L=Iω

其中，L表示角動(dòng)量，I表示轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω表示角速度。

-意義：揭示了角動(dòng)量守恒定律，為研究轉(zhuǎn)動(dòng)、碰撞等問題提供了重要的理論依據(jù)。

12.角動(dòng)量守恒定律：

-內(nèi)容：在只有外力矩作用或外力矩為零的情況下，系統(tǒng)的角動(dòng)量保持不變。

-公式：L_initial=L_final

其中，L_initial表示初始角動(dòng)量，L_final表示最終角動(dòng)量。

-意義：為研究轉(zhuǎn)動(dòng)、碰撞等問題提供了重要的理論依據(jù)，有助于解決動(dòng)力學(xué)問題。七、板書設(shè)計(jì)①牛頓第二定律

-公式：F=ma

-變形公式：a=F/m

-物理意義：描述了力和加速度之間的關(guān)系，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

②力的單位

-國際單位制：牛頓（N）

-定義：1N=1kg·m/s2

③質(zhì)量的單位

-國際單位制：千克（kg）

④加速度的單位

-國際單位制：米/秒2（m/s2）

⑤牛頓第二定律的應(yīng)用

-計(jì)算物體的加速度

-分析物體受力情況

-解決動(dòng)力學(xué)問題

⑥牛頓第二定律的推導(dǎo)

-牛頓第一定律：物體在沒有外力作用時(shí)，保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等，方向相反。

⑦牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證牛頓第二定律的正確性。

-實(shí)驗(yàn)原理：通過改變物體質(zhì)量或外力，觀察加速度的變化。

-實(shí)驗(yàn)步驟：測(cè)量不同質(zhì)量物體在不同力作用下的加速度。

⑧牛頓第二定律的局限性

-不適用于相對(duì)論速度

-不適用于微觀粒子運(yùn)動(dòng)

⑨牛頓第二定律的實(shí)際應(yīng)用

-汽車安全設(shè)計(jì)

-火箭發(fā)射原理

-機(jī)械設(shè)計(jì)中的動(dòng)力學(xué)分析八、課后作業(yè)1.計(jì)算題

-已知一輛汽車的質(zhì)量為1500kg，當(dāng)受到3000N的牽引力時(shí)，汽車開始加速運(yùn)動(dòng)。求汽車在牽引力作用下5秒內(nèi)的加速度。

-答案：a=F/m=3000N/1500kg=2m/s2

2.應(yīng)用題

-一物體從靜止開始沿水平面滑行，受到的阻力為10N。求物體在5秒內(nèi)滑行的距離。

-答案：首先計(jì)算加速度a=F/m=10N/m，然后使用公式s=(1/2)at2計(jì)算滑行距離s=(1/2)(2m/s2)(5s)2=25m

3.動(dòng)力學(xué)問題

-一物體質(zhì)量為2kg，受到10N的力作用，求物體的加速度。

-答案：a=F/m=10N/2kg=5m/s2

4.機(jī)械能守恒問題

-一物體從高度h=5m自由落下，不考慮空氣阻力，求物體落地時(shí)的速度。

-答案：使用機(jī)械能守恒定律E_initial=E_final，即mgh=1/2mv2，解得v=√(2gh)=√(2*9.8m/s2*5m)≈9.9m/s

5.碰撞問題

-兩物體質(zhì)量分別為m1=2kg和m2=3kg，以速度v1=4m/s和v2=-2m/s相向而行，碰撞后以共同速度v共同運(yùn)動(dòng)，求碰撞后的共同速度v共同。

-答案：使用動(dòng)量守恒定律m1v1+m2v2=(m1+m2)v共同，代入數(shù)值解得v共同=(2kg*4m/s+3kg*(-2m/s))/(2kg+3kg)=1m/s

6.力的合成與分解

-一個(gè)力F=20N作用在一個(gè)物體上，力的方向與水平方向成30°角。求該力在水平方向和豎直方向的分力。

-答案：水平分力F_x=F*cos(30°)≈17.32N，豎直分力F_y=F*sin(30°)≈10N

7.動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換

-一物體從高度h=10m自由落下，不考慮空氣阻力，求物體落地時(shí)的動(dòng)能。

-答案：使用機(jī)械能守恒定律mgh=1/2mv2，解得v=√(2gh)=√(2*9.8m/s2*10m)≈14m/s，然后計(jì)算動(dòng)能E_k=1/2mv2=1/2*m*(14m/s)2

8.動(dòng)量守恒問題

-兩物體質(zhì)量分別為m1=4kg和m2=6kg，以速度v1=3m/s和v2=