牛顿第二定律课件

发布时间:2017-08-06 编辑:子祺 手机版

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  一、学习任务分析

  1.教材的地位和作用

  牛顿第二定律是在实验基础上建立起来的重要规律,它是动力学的核心规律,也是学习其它动力学规律的基础。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有:“通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系,理解牛顿第二定律。”本条目要求学生通过实验,探究加速度、质量、力三者的关系,强调让学生经历实验探究过程。

  2.学习的主要任务

  本节的学习任务类型是综合型。在知识上要求知道决定加速度的因素、理解加速度、质量、力三者关系;在技能上要求能设计和操作实验,会测定相关物理量;体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程,体会科学研究方法──控制变量法、图象法的应用。

  3.教学重点和难点

  重点:①知道决定物体加速度的因素。

  ②加速度与力和质量的关系的探究过程。

  教学难点:引导学生在猜想的基础上进行实验设计,提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。

  二、学习者情况分析

  在学习这一内容之前,所教的学生已经掌握了力、质量、加速度、惯性等概念;知道质量是惯性的量度、力是改变物体运动状态的原因;会分析物体的受力。已具备一定的实验操作技能,会用气垫导轨与光电测时系统或打点计时器研究匀变速直线运动;具备一定的计算机操作能力,会应用CAI课件处理实验数据。学生对物理学的研究方法已有一定的了解,在自主学习、合作探究等方面的能力有了一定提高。

  在非智力因素方面,学生学习积极主动,对学习物理有较浓厚兴趣;有较强的好奇心和求知欲,乐于探究自然界的奥秘;敢于坚持正确观点,勇于修正错误;喜欢和同龄人一起学习,有将自己的见解与他人交流的愿望,具有团队精神。

  三、教学目标分析

  根据上述对学习任务和学习者情况的分析,确定本节课教学目标如下:

  1.知识与技能目标

  ①让学生明确物体的加速度只与力与和质量有关,并通过实验探究它们之间的定量关系;

  ②培养学生获取知识和设计实验的能力。

  2.过程与方法目标

  在探究过程中,渗透科学研究方法(控制变量法、实验归纳法、图象法等);

  3.情感、态度、价值观目标

  ①通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养团队合作精神;

  ②让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦,增进学习物理的情感。

  四、教材处理与教学策略

  在教材处理上把牛顿第二定律分为两个学时。第一学时主要的任务是:探究加速度与力、质量的关系;第二学时主要的任务是:建立牛顿第二定律并进行初步的应用。本节课是第一学时,主要采用以下的教学策略:

  1.自主学习与合作探究

  改演示实验为学生分组探究实验。让学生在自主学习中,通过对认知活动进行自我监控,并及时做出相应的调整。小组(4~6人一组),小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识,让不同层次的学生都能有所作为,有所收获。

  教师的策略是宏观调控整体教学进度,微观放活学生局部学习进程,让学生的学习有组织、有步骤地进行。

  2.现代教学手段与启发式

  在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段,创设物理情景,启发引导学生,帮助学生建立形象直观的认识,调动学生学习的积极性;同时利用CAI课件和校园网络处理实验数据,能有效地提高学习效率。

  五、教学器材

  教学设备:多媒体教室、课件。

  学生分组实验器材(探究包):气垫导轨、气源、两个光电门和与之配套的数字计时器,滑块、滑片、细线、小桶、天平、砝码、细沙、弹簧秤、小车、木块、钩码、一端带有滑轮的长木板、打点器、纸带、秒表、毫米刻度尺、垫木、橡皮筋等。

  六、教学过程设计

  (一)创设情景、引入新课

  视频展示:刘翔在雅典奥运会夺金的情景。

  教师:在决赛时,刘翔将自己身上一切戴的东西像手表、项链等都摘了下来,穿最轻的跑鞋。这样做的科学道理在哪里?

  预测学生讨论后得出的结论可能是:___________________________。

  质量越小,运动状态越容易改变,也就是说在相同的情况下,物体获得的加速度就越大。

  说明通过视频展示创设物理情景,激发学生的学习兴趣,同时渗透德育教育。

  (二)提出猜想

  教师:那么、物体的加速度与哪些因素有关呢?请同学们从生活经验出发提出自己的看法,并举例说明。(同时教师利用课件提供一些图片,对学生进行启发。)

  附图片内容如下:

  ★为何体操,跳水运动员的身材都比较苗条、瘦小?

  ★从防止发生交通事故的角度考虑,说一说反超载的道理?

  ★F1方程式赛车的质量只有一般小轿车质量的三分之一,这样做有什么好处?

  ★神舟五号飞船返回仓返回时为何要打开降落伞?

  预测学生有代表性的回答可能有以下几方面:(教师在学生分析的过程中板书归纳。)

  1.与物体受到的外力的关系:

  ①与物体受到的外力有关;例如:骑自行车刹车:用力刹车时,用的力越大、车越容易停下来,即:阻力越大,自行车减速的加速度越大。

  ②与物体受到的外力无关;例如:用大小不一样的力推大石头,推不动,运动状态不变,加速度为零。

  ③应该是与物体受到的合外力有关;分析如下:用大小不一样的力推大石头,推不动,是因为大石头同时受到摩擦力的作用,受到合外力为零,因此、加速度也为零。

  ……

  2.与物体质量的关系:

  与物体的质量有关;例如:人分别用相同的力推自行车和摩托车时,自行车比较容易加速启动,而摩托车则较难。也就是说在相同的情况下,质量较小的自行车获得的加速度就较大。

  ……

  3.与物体运动的速度的关系:

  ①与物体的速度有关;例如:速度大的物体较不容易停止运动,而速度小的物体较容易天下来。

  ②与物体的速度无关;例如:做匀速直线运动的物体不论速度大小,加速度都为零。

  ③与物体的速度无关;分析如下:加速度是描述速度变化快慢的物理量,从公式可知,加速度与速度的大小无关。

  ……

  引导学生总结得出猜想:物体的加速度*只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

  说明学生在生活中对“影响物体加速度大小的因素”有所认识,但这些认识往往是片面的、不准确的。因此要让学生充分地表达已有的认识,在这过程中教师利用课件提供一些图片,对学生进行启发,引导他们不断修正自己的观点,从而形成对科学的认识。

  引导学生结合前面学习的知识(牛顿第一定律等),讨论猜想的科学依据所在,从而确定:物体的加速度*只与它所受合外力和物体本身的质量有关。

  说明:让学生从理论的角度加以分析有利于培养学生理论联系实际的能力,有利于培养学生的逻辑思维能力。

  引导学生深入探究:*与和的定量关系。

  (三)探究a与F、m的定量关系

  1.确定研究方法

  教师:我们应该采用什么样的物理方法来研究*与、的定量关系呢?

  预测学生的分析可能如下:

  分两步进行研究:

  ①保持研究对象的质量一定时,研究加速度*和合外力的关系;

  ②保持研究对象受到的合外力一定时,研究加速度*和质量的关系。

  然后综合两次的研究结果,进行推理和归纳,便可找出*与、三者之间存在的关系。

  ……

  教师在确定研究方法后,简单地介绍“控制变量法”。

  说明初中阶段学生曾多次应用过控制变量法。如果学生回答有误,教师启发学生回忆:研究电流与电压和电阻这三者关系所采用的方法。

  2.设计实验方案

  教师进一步引导学生设计实验方案。

  让学生以小组为单位设计探究方案:包括使用哪些实验器材,如何进行操作,如何采集数据等?(要求学生把设计的方案简要地写在纸上)。

  教师巡视给予必要的指导。

  ……

  选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案(用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来),让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。

  预测学生设计的实验方案可能是:

  方案一:用小车、电火花打点计时器、纸带、长木板、细线、小桶、钩码、天平、砝码、刻度尺、垫木等器材,研究小车的运动。用天平分别测出小车的质量,测出小桶的质量与小桶中砝码,把小桶与小桶中砝码的总重力当作小车受到的拉力,从打点计时器打出的纸带上测量并算出,由计算出小车的加速度。

  方案二:以气垫导轨、气源、两个光电门、数字计时器、滑块、滑片、刻度尺、细线、小桶、砝码、天平为器材研究滑块的运动。用天平测出滑块和滑片的质量滑块M,测出小桶与小桶中砝码的质量,把小桶与小桶中砝码的总重力当作滑块受到的拉力,用光电门和数字计时器自动测出滑块运动经过两个光电门时的速度、,以及这一过程所用的时间t,再通过公式算出滑块的加速度。

  ……

  说明:①在学生交流讨论实验设计的方案中,要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点,反思方案中的问题,同时教师要参与学生的讨论分析,启发引导学生形成较为完善的实验方案。

  ②同时应注意有些学生可能有别的方案,要鼓励和认真对待,在课堂时间不足的情况下,可在课外指导学生去探究。

  ③在设计测拉力的方法时,教师要告诉学生:把小桶与小桶中砝码的总重力当作研究对象受到的拉力、这是有条件的,即<<。同时可以把这一条件作为学生的课外探究课题。

  ④在实验中,只需测出小桶的质量,然后通过加减小桶中砝码的质量来改变对研究对象的拉力,这可以节约测量砝码所需的时间。

  3.进行实验探究和数据处理

  ①引导学生从实验误差、实验操作等方面来分析比较两种方案的差别。

  师生共同确定用“方案二”进行实验探究,同时确定实验的具体步骤和注意事项。并用课件显示实验的具体步骤和注意事项。

  说明“方案二”便于操作,且实验误差较小。用课件显示具体的实验步骤,有助于学生较为规范地完成实验。

  ②介绍并演示CAI课件的功能

  Ⅰ.数据计算:将测出、、t等数据输入计算机的数据处理表格后、计算机将自动算出相应的加速度,将输入计算机后将自动算出合外力;Ⅱ.自动描点连线制图的功能;Ⅲ.通过网络可达到数据共享。

  ③学生以小组为单位,分工合作进行实验探究,并把实验数据输入计算机(使用移动PC并接入校园网)。

  教师巡视,注意学生仪器使用是否得当,必要时给予指导。

  ④调用多组学生的实验数据,让学生分析与、与的定量关系。

  初步得出:与F成正比,与成反比(与1/成正比)。

  ⑤引导学生应用CAI课件,采用图象法处理实验数据。

  师生共同得出结论:与成正比、与成反比。

  说明:在CAI课件中定义坐标轴的数值和单位,同时调用已存的实验数据,计算机将在坐标系中自动描点、连线得到实验数据的关系图象,由此判断数据的关系。其中与的关系可转变为与1/的关系来做图。

  (四)回顾总结深化认识

  学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法,归纳总结这节课的知识要点,提出自己在学习中存在的疑问。

  教师答疑,深化知识。

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