牛顿第二定律教学设计
教学目标 一、知识目标：
（ 1）通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系； （2）会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式；
（ 3）通过加速度与质量和和合外力的定量关系， 深刻理解力是产生加速度的原因这一规律； （ 4 ）认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系， 认识加速度与和外力间的瞬时对应关系； （5）能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题．
二、能力目标： 通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力；通过实际问题的处理， 培养良好的书面表达能力。 三、德育目标：
培养认真的科学态度， 严谨、 有序的思维习惯． 使学生知道物理中的一种研究问题的方法— —控制变量法。 重难点分析
1．牛顿第二定律是力学的重点，是牛顿三个定律的核心。本节课的重点是通过演示实 验，让学生归纳出加速度与力及质量的关系，得出牛顿第二定律。为此，实验中应讲清实验 装置原理， 特别是利用控制变量的研究思想和方法。 实验中， 还要有意识地培养学生的观察 能力及处理观测到的数据的能力， 并使学生体会到物理学的研究方法， 以提高自身的科学素 质。
2．全面、深入地理解牛顿第二定律，掌握定律的规律及广泛应用，是本节的难点。牛 顿第二定律F= ma中，F是指作用在物体上的合外力，
m是物体质量，a是物体的加速度。
F= ma是SI中
加速度的方向与力的方向相同，加速度的大小，由力与质量的比值决定。式 的表达形式。有针对性的练习可以深化对牛顿第二定律的认识。
3．牛顿第二定律重要特点：
（1） 矢量性：牛顿第二定律方程是矢量式。合外力的方向就是加速度的方向。
（2） 瞬时性：加速度和合外力是瞬时依存关系。有力即有加速度。某一时刻的合外力对 应着某时刻的加速度。力变，加速度即变。合外力为零，加速度即消失。
（3） 对应性：牛顿第二定律中所研究的对象为质点。定律中的合外力和加速度对应于同 一研究对象——质量为m的质点。
教学方法 实验法、讲授法、归纳法 教材分析与教学建议
1.
及物体的质量m三者之间的定
量关系。在教学中，首先要让学生了解本节要研究的问题（ 向学生说明实验研究的方法仍然是从简单情况入手，
制变量的思想和方法加以研究，最后用数学的方法把实验得出的 跟m的关系综合起来，推导出 a跟F和m的关系。
研究加速度与力、 质量的关系的实验有各种做法， 教材中的做法比较简易， 课堂演示比 较可
a跟F、m之间的定量关系）和 如先保持物体质量不变， 研究
a 跟 F 的关系及 a
方法（实验研究） 。由于这是用实验研究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，所 以教师应物体的加速度跟外力的关系， 再保持外力相同， 研究物体的加速度跟物体的质量的关系， 即 采用控
牛顿第二定律要回答物体的加速度 a跟物体受的外力F
靠。这个实验也可以采取边讲边实验的办法，以利于调动学生的积极性。
实验中， 关于小车所受的拉力， 只要求学生知道在什么情况下可近似地认为等于砝码重 量，而不要求进一步证明。
实验中，是用小车的位移比较加速度的大小，这一点必须使学生有清楚的认识。 研究牛顿第二定律的实验也可以用气垫导轨来做，以得到较好的定量关系。
2. 讲解牛顿第二定律时， 也可采用本素材库中研究课案”牛顿第二定律”， 采用师生交 流，人机交互的形式，突出学生的主体地位。
3. 牛顿第二定律的表达式， 是从比例式推导出来的， 要使学生明确地知道， 只有选择合 适的单位才能使比例常数 k=1，国际单位制是一种合适的单位制。这里，不要求说明其他的 单位制。
4. 理解牛顿第二定律的确切含义，应强调以下几点：牛顿第二定律公式中的
F合表示的
是物体所受的合外力， 而不是其中的某一个或几个力。 牛顿第二定律的公式具有所谓 “矢量 性”，即公式中的F和a是矢量，且二者的方向相同。牛顿第二定律的公式具有所谓“瞬时 性”，即物体在某一时刻的加速度与该时刻的合外力相关：合外力发生改变时，加速度随之 发生改变；合外力在某一时刻停止作用，加速度随即消失。
如果学生的基础知识比较好， 教师还可以简要介绍力的独立作用原理， 即几个力同时作 用在一个物体上，各个力引起各自的加速度，就像其他力都不存在一样。
5. 通过例题和练习， 应当使学生熟悉用牛顿第二定律的公式解题。 为了求得合外力， 就 要综合应用关于力的合成的知识； 为了求得加速度， 就要综合应用关于运动学的知识。 在解 题中，注意培养分析问题、解决问题的能力。
6. 关于质量和重量的关系，初中已经给出公式
G=mg其中g作为G和m的比值给出。
学习了牛顿第二定律， 学生应该知道， 这是牛顿第二定律在特殊情况下的应用， 即物体只受 到重力的情况， g 为因物体受重力作用而产生的加速度，称为重力加速度。
7. 本节的教学可采用探究式教学方法， 通过把教师演示实验变为学生分组实验。 并使用 “牛 顿第二定律”课件，边做边讨论，启发学生探究加速度和力、质量的关系，最后在教师引导 下，得出牛顿第二定律。 教学用具
1 ．学生分组实验牛顿第二定律器材 （木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、 砝码、天平、刻度尺、纸带等 ） 。
2．计算机及自编软件，电视机 （作显示）。 主要教学过程
（一）引入新课 由牛顿第一定律可知， 力是改变物体运动状态的原因。 而物体运动状态的改变是物体运 动速度发生变化，即加速度不为零。因而力又是产生加速度的原因，加速度与力有关。
由牛顿第一定律还可知：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，这种性质叫惯性。 而质量是物体惯性大小的量度，因而加速度跟质量有关。
那么物体运动的加速度跟物体质量及受力之间存在什么样的关系？我们通过实验来探 求。 （二）教学过程设计 1 ．实验设计
（1）启发学生技如下思路得出实验方法：对于一个物体（使 m不变），不受力时加速度 为零
T受力后加速度不为零T受力越大则加速度越大。
用同样的力(使F不变)作用于不同物体T质量小的易被拉动T质量越小加速度越大。 就是说，在研究三个变量的关系时，要使其中一个量不变，即控制变量的方法。
(2) 启发学生按如下思路得出实验原理：测定物体加速度的方法有多种，如利用打点 计时
器、分析纸带等，这些方法较精确但费时T寻找一种用其它物理量直观反应加速度大小
一 1 2
的办法T由运动公式 s at可知在相同时间内位移与加速度成正比。
2
我们的实验就是由两个小车在相同时间内的位移来反映加速度大小跟力和质量的关系。 2. 实验装置
实验彩必修本所述装置稍加改进。 在图1中a、b、c三个位置加装光滑金属环以控制线 绳位置不使脱落；另外通过环a将两绳合并在一起可直接用手操作， 以避免铁夹操作的困难。 这样虽然增大了阻力，但只需使木板稍前倾平衡摩擦力即可。 木板侧面的的刻度用以读出位 移大小。
3?实验过程(并演示多媒体课件) (1)加速度跟力的关系
使用两个相同的小车，满足 ；在连小车的绳端分别挂一个钩码和两个钩码，使 Fl=F2。 将二小车拉至同一起点处，记下位置。放手后经一段时间使二小车同时停止，满足时间 相同。读出二小车的位移填入表 1：
t
一次 第 m/kg 小车1 0.2 0.2 小车2 F1/N 0.2 0.2 s/m 0.32 0.1
第二次 F7N 0.3 0.15 s/m 0.31 0.10 z 改变F重复实验，旦=2 ,电
0.32 0.15
F
F2
3 1
a
1 1
s
031
比较可得,
F 2 1
在误差允许的氾围内， a F
a2 S2
a2 S2
0.10
(2)加速度跟质量的关系
F1=F2。将二 2: s/m 将小车1加上0.2kg砝码，使 m=2m；二小车前面绳端都挂一个钩码，使 小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止，读出各小车位移记入表 第一次 第二次 m/kg F/N 小车1
m/kg 0.4 0.2 s/m 0.15 0.31 0.1 0.1 小车2 比较可得 s讦丄s2
2
【课件演示】演示前设问：
2 = 匹 由a二s 得a二丄
S2 m1
m
1. 实验原理是什么？采用何种科研方法？ 2. 实验中要观察什么现象？记录哪些数据？ 3. 根据数据分析得出什么结论？
演示过程：取两个质量相同的小车，放在光滑水平板上，绳的另一端跨过定滑轮，各挂一个盘， 盘里分别放着数目不等的砝码 ，使两个小车在拉力作用下做加速运动
?拉力大小可以认为等
牛顿第二定律教学设计
