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2021-2022學(xué)年高一上學(xué)期人教版中職物理通用類《1.5 牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)內(nèi)容】
第一單元第5節(jié)：“牛頓第二定律”。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.掌握牛頓第二定律，理解國(guó)際單位制中力學(xué)的基本量和基本單位，能用牛頓第二定律的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；了解牛頓第二定律的瞬時(shí)性、因果性、矢量性等。
2.通過(guò)牛頓第二定律及其數(shù)學(xué)表達(dá)式的探究過(guò)程，體會(huì)控制變量法及數(shù)學(xué)方法在物理研究中的作用。
3.通過(guò)推理過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)及合作意識(shí)。
【教學(xué)重點(diǎn)】
牛頓第二定律的公式。
【教學(xué)難點(diǎn)】
牛頓第二定律的理解及運(yùn)用。
【教具準(zhǔn)備】
PPT課件等。
【教學(xué)過(guò)程】
◆創(chuàng)設(shè)情景──引入課題
1．回顧牛頓第一定律的內(nèi)容，討論問(wèn)題：怎樣讓物體產(chǎn)生加速度？加速度的大小與方向與哪些因素有關(guān)系？
2．交流評(píng)價(jià)，得出結(jié)論：
加速度的大小與力的大小、物體質(zhì)量大小有關(guān)系；加速度的方向與力的方向有關(guān)系。
◆合作探究──新課學(xué)習(xí)
一、加速度與力的關(guān)系
1．聯(lián)系“力是產(chǎn)生加速度的原因”及生產(chǎn)生活實(shí)例猜測(cè)加速度與力的關(guān)系：在物體質(zhì)量一定時(shí)，作用在物體上的力越大，產(chǎn)生的加速度越大。
2．科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究得出的結(jié)論：
在質(zhì)量相同的情況下，物體運(yùn)動(dòng)的加速度，與作用在物體上的力成正比。這一結(jié)論可用數(shù)學(xué)公式表示為
公式的意思是：保持質(zhì)量不變時(shí)，加速度是力的正比例函數(shù)。
3．案例研究
例1 質(zhì)量為2kg的物體，從0時(shí)刻到10s末，受到100N的力，10s末到20s末力的大小變成了150N，則物體9s末的加速度大小與15s末的加速度大小之比為多少？
解析：由題意可知，運(yùn)動(dòng)中物體質(zhì)量不變，9s末、15s末所受的力大小分別為100N和150N，則兩時(shí)刻加速度的大小之比為：
二、加速度和質(zhì)量的關(guān)系
1．聯(lián)系慣性的概念及生產(chǎn)生活實(shí)例猜測(cè)加速度與力的關(guān)系：
一定大小的力作用在質(zhì)量不同的物體上，產(chǎn)生不同大小的加速度，物體質(zhì)量越大，產(chǎn)生的加速度越小；物體質(zhì)量越小產(chǎn)生的加速度越大。
2．科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論：
在作用力相同時(shí)，物體的加速度與它的質(zhì)量成反比。這一結(jié)論可用公式表示為：
在力保持不變的情況下，物體的加速度是質(zhì)量的反比例函數(shù)。
3．案例研究
例2 用同樣大小的力先后作用在質(zhì)量分別為4kg的物體A和質(zhì)量為8kg的物體B上，則兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度的大小之比是多少？
解析：由于兩物體所受力的大小相同，由公式。
三、牛頓第二定律
1．研究加速度的方向與力的方向的關(guān)系：以勻加速、勻減速直線運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行討論，得出結(jié)論：
加速度的方向與引起加速度的力的方向相同。也就是說(shuō)，加速度的方向是由力的方向決定的。
2．綜合研究加速度大小與力的大小、物體質(zhì)量的關(guān)系：
物體的加速度與力的大小成正比，與它的質(zhì)量成反比。這一結(jié)論可用公式表示為：
或者，也可寫(xiě)成等式：
3．對(duì)公式的討論：
（1）公式中k的取值：
與力、加速度、質(zhì)量的單位有關(guān)。若力的單位取N、加速度單位取m/s2，質(zhì)量的單位取kg，k的取值為1，此時(shí)公式為：
（2）力的單位牛頓（N）的意義：
使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度，所需的力就是1N。
（2）物體在幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用下的加速度：
若物體同時(shí)受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用，公式中的F應(yīng)是幾個(gè)力的合力。
4．牛頓第二定律：
（1）內(nèi)容：物體的加速度，與物體所受的合外力成正比，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。用公式表示就是：。
（2）討論：合力的大小與物體的質(zhì)量共同決定加速度的大小，合力的方向決定加速度的方向，牛頓第二定律反映的是加速度與力的因果關(guān)系、矢量關(guān)系。
公式中的合力與加速度對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，牛頓第二定律反映的是加速度與力的瞬時(shí)關(guān)系，某時(shí)刻合力變化加速度隨之變化，物體受力的同時(shí)產(chǎn)生加速度，合力消失加速度同時(shí)消失。
（3）牛頓第二定律建立的歷史意義：
徹底解決了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，是經(jīng)典物理學(xué)力學(xué)的核心規(guī)律，以此為支柱建立起了經(jīng)典力學(xué)體系。
（4）運(yùn)用牛頓第二定律求解問(wèn)題：
主要有兩類問(wèn)題，一是已知受力情況：先求出物體所受外力的合力，再運(yùn)用牛頓第二定律求出加速度，最后再運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出描述運(yùn)動(dòng)的物理量；二是根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)量的變化，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再運(yùn)用牛頓第二定律求出合力，最后根據(jù)物體的受力情況運(yùn)用力的合成與分解的方法求出物體所受外力中的未知力。
5．案例研究
例3 教材第36頁(yè)：“例題1”。
四、力學(xué)單位制
1．學(xué)生閱讀教材“力學(xué)單位制”部分，思考討論問(wèn)題：
（1）物理量的單位是怎樣得來(lái)的？
人為規(guī)定、運(yùn)用物理公式計(jì)算導(dǎo)出。
（2）什么是基本單位？什么是導(dǎo)出單位？
人為規(guī)定的單位（只有幾個(gè)）。運(yùn)用物理公式計(jì)算推導(dǎo)出的單位。
（3）單位制是怎樣組成的？
由基本單位和導(dǎo)出單位組成。
（4）在力學(xué)單位制中，人為規(guī)定了單位的幾個(gè)物理量（基本量）是哪些？規(guī)定的單位（基本單位）分別是什么？
2．交流評(píng)價(jià)：
在力學(xué)單位制中，選定長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量為基本量，規(guī)定他們的單位分別為（米）m、（千克）kg、（秒）s，組成了力學(xué)單位制的國(guó)際單位制。
3．國(guó)際單位制（SI）的意義：
國(guó)際通用，有助于國(guó)際科技交流。
【布置作業(yè)】
1．復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容并完成教材第40頁(yè)“思考與練習(xí)”2、3。
2．預(yù)習(xí)“牛頓第三定律”
【板書(shū)設(shè)計(jì)】

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