§4.3 牛顿第二定律 (教学设计)
一、教学目标 知识和技能
1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式；
2．理解公式中各物理量的意义及相互关系；
3．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的；
4．会用牛顿第二定律的公式进行简单的计算。
过程与方法
1．通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气。
2．培养学生的概括能力和分析推理能力。
情感、态度和价值观
1．渗透物理学研究方法的教育；
2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法；
3．通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣。
二、教学重、难点
教学重点：牛顿第二定律的特点。
教学难点：1．牛顿第二定律的理解与应用；
2．理解k＝1时，F=ma。
三、教学方法
探究、合作、讨论、实践、在课堂生成中理解物理规律
教学过程
（一）情境引入
师：先请同学们看一个视频——“F1赛车PK战斗机”：在起始阶段，经过短暂时间的加速，赛车竟然比战斗机跑得更快，这说明了什么？
学生：赛车的加速度比飞机的加速度更大
师：上一堂课，我们通过实验探究了小车的加速度与它所受的力及它的质量的关系，它们有着怎样的关系？（引导学生回忆：a与F、m的关系）
学生：加速度与作用力成正比，与质量成反比。 a∝F，a∝
1（副板书） m教师：大量的实验和观察到的事实都能得出同样的结论，由此可以总结出一般性的规律：
（展示）物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，这就是牛顿第二定律。
（二）新课教学
（板书）1．牛顿第二定律
（1）内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
（2）数学表述
牛顿第二定律可以用比例式来表示： a∝
F 或者F∝ma m引入比例系数k，这个比例式可以写成等式：
（板书）F=kma
教师：在没有规定多大的力作为力的单位时，比例系数k的选取就有一定的任意性，如果选取k=1，那么就有：F=ma，这就是今天我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式。
（板书）公式： F=ma
请同学们思考：质量为 m=1 kg的物体，在某力F的作用下获得a=1m/s2的加速度，则F为多大？
教师引导学生利用刚才所得牛顿第二定律公式进行推导：F=ma=1kg×1 m/s2= 1kg·m/s2
教师：对，我们就把这个力叫做“一个单位的力”，为了纪念牛顿，就把kg?m/s2叫做牛顿。
（板书）2．力的单位：牛顿（N）
1N=1 kg?m/s2
教师：力的单位还有很多，譬如千克力（9.8N）、达因（10-5N）等单位，如果力用这些单位时，k就不取1了，如1千克力=9.8kg?m/s2。所以，只有力、质量、加速度用国际单位制中
的单位时，k才取1。
（板书）3．对牛顿第二定律的理解
下面请同学们完成三个探究问题，归纳牛顿第二定律的特点。
探究1：不同力产生的加速度与合力产生的加速度之间的关系
在一个没有重力场的理想环境里，质量m=2kg的物体。（1）若只受到水平向东、大小为6N的F1作用，则F1产生的加速度a1= 3m/s2，方向 水平向东 ；（2）若只受到水平向南、大小为8N的F2作用，则F2产生的加速度a2= 4m/s2，方向 水平向南 ；（学生直接回答）
（3）若同时受到水平向东、大小为6N的F1和水平向南、大小为8N的F2作用，则物体的加速度为a= 5m/s2，方向 沿东偏南53o角 。
教师引导学生：①画出物体受力示意图→求合力求加速度
②按照平行四边形定则将a1、a2进行合成
师生归纳：每个力产生的加速度是相对独立的，合力产生的加速度可以看作几个力产生加速度的矢量和，且加速度方向与合力方向相同，即牛顿第二定律具有独立性和矢量性。
（板书）①独立性
②矢量性
教师：下面请同学们思考这样一个问题。
思考：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，可是一个小孩竭尽全力推一个大箱子时却推不动它，这跟牛顿第二定律是否矛盾?
学生：不矛盾，因为箱子所受合力为0。
教师：大家说得很好，实际物体所受的力往往不止一个，这时公式F=ma中的F指的是物体所受的合力。
教师：接下来请大家继续进行第二个探究
探究2：加速度与变力间的关系
一个质量m=2kg的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2，若用F=10N的水平推力去推物体，使物体运动一段时间后撤去推力F，试求：撤去F前、后物体的加速度．
（学生完成后投影学生答案并请其讲解自己的思路）
点评：先确定研究对象→分析受力情况→求合力→列方程求解
师生归纳：力与加速度瞬间对应，力变则加速度变，即牛顿第二定律具有瞬时性。
（板书）③瞬时性
探究3：加速度、合力与研究对象的关系
质量为mA的木板A放在光滑的水平地面上，上面放有质量为mB的光滑小球B．水平外力F作用在木板A上，则A、B的加速大小分别是多少？
A （投影学生错误答案并请其讲解自己的思路）
B F
教师：这位同学的分析究竟对不对？我们先来观察一个小实验。
实验演示：将一个小球放在水平塑料垫板上，用力快速抽出塑料垫板，观察小球的运动情况。
人教版高一物理必修一教案：4.3 牛顿第二定律
