2024-2025學年新教材高中物理4.3牛頓第二定律教學實錄新人教版必修第一冊課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：牛頓第二定律

2.教學年級和班級：高一年級

3.授課時間：2024年9月15日星期五第3節課

4.教學時數：1課時二、核心素養目標1.科學思維：通過實驗探究，培養學生運用物理概念和數學工具分析物理現象的能力，提高邏輯推理和模型建立的能力。

2.科學探究：引導學生通過實驗驗證牛頓第二定律，培養實驗操作技能和科學探究精神。

3.科學態度與責任：使學生認識到物理規律在科學技術中的應用，激發學生對科學研究的興趣和責任感。三、教學難點與重點1.教學重點，

①理解牛頓第二定律的數學表達式\(F=ma\)，并能正確解釋力和加速度之間的關系。

②掌握如何通過實驗數據驗證牛頓第二定律，包括測量力和加速度，并分析它們之間的關系。

③應用牛頓第二定律解決簡單的物理問題，如計算物體的加速度、力或質量。

2.教學難點，

①理解牛頓第二定律中加速度與合力成正比，與質量成反比的關系，并能區分加速度和速度的變化。

②正確處理實驗中可能出現的誤差，如測量工具的精度限制和實驗操作的不準確性。

③在復雜情境中應用牛頓第二定律，例如在非慣性參考系中分析物體的運動。四、教學資源準備1.教材：確保每位學生擁有新人教版必修第一冊物理教材。

2.輔助材料：準備與牛頓第二定律相關的圖表、實驗視頻以及圖片，以幫助學生理解概念。

3.實驗器材：準備彈簧秤、滑輪、小車、打點計時器等實驗器材，用于驗證牛頓第二定律。

4.教室布置：設置分組討論區，并為實驗操作提供穩定的操作臺。五、教學過程設計（一）導入環節（用時5分鐘）

1.創設情境：播放一段關于火箭發射的視頻，提問學生火箭發射過程中，發動機產生的推力是如何影響火箭的加速的。

2.提出問題：引導學生思考，如果已知火箭的質量和加速度，我們能否計算出發動機產生的推力？

3.學生回答：學生根據已有知識，嘗試回答問題，教師進行簡要點評。

（二）講授新課（用時20分鐘）

1.引入牛頓第二定律：介紹牛頓第二定律的提出背景和意義，強調其在物理學中的重要性。

2.講解牛頓第二定律的數學表達式：\(F=ma\)，解釋力、質量和加速度之間的關系。

3.通過實例講解：以汽車加速為例，分析發動機產生的推力如何影響汽車的加速度。

4.實驗演示：展示實驗器材，講解實驗步驟，指導學生進行實驗操作。

5.數據分析：引導學生分析實驗數據，驗證牛頓第二定律的正確性。

（三）鞏固練習（用時10分鐘）

1.課堂練習：布置一道關于牛頓第二定律的計算題，讓學生獨立完成。

2.學生展示：請學生展示解題過程，教師進行點評和總結。

（四）課堂提問（用時5分鐘）

1.提問1：如何理解牛頓第二定律中的“質量”？

2.提問2：在實驗中，如何減小誤差？

3.提問3：牛頓第二定律在生活中的應用有哪些？

（五）師生互動環節（用時5分鐘）

1.學生分組討論：將學生分成小組，討論牛頓第二定律在科技領域的應用。

2.小組代表發言：請各小組代表分享討論成果，教師進行點評。

（六）核心素養拓展（用時5分鐘）

1.引導學生思考：牛頓第二定律對我們認識世界有什么啟示？

2.學生分享觀點：請學生分享自己的看法，教師進行總結。

（七）總結與作業布置（用時5分鐘）

1.總結：回顧本節課所學內容，強調牛頓第二定律的重要性。

2.作業布置：布置一道關于牛頓第二定律的思考題，要求學生課后完成。

教學時間總計：45分鐘六、知識點梳理1.牛頓第二定律的基本概念

-定義：牛頓第二定律闡述了力和運動之間的關系，即物體受到的合外力與其加速度成正比，與物體的質量成反比。

-公式：\(F=ma\)，其中\(F\)為合外力，\(m\)為物體質量，\(a\)為物體的加速度。

2.加速度與力的關系

-加速度與合力成正比：當合外力增加時，加速度也會相應增加；當合外力減小時，加速度也會相應減小。

-加速度與質量成反比：對于相同的合外力，質量越大的物體，其加速度越小；質量越小的物體，其加速度越大。

3.實驗驗證牛頓第二定律

-實驗目的：通過實驗驗證牛頓第二定律的正確性。

-實驗步驟：測量不同質量的物體在不同合外力作用下的加速度，分析數據，得出結論。

4.牛頓第二定律的應用

-簡單運動問題：應用牛頓第二定律解決物體在恒定合外力作用下的運動問題，如計算加速度、力或質量。

-復雜運動問題：在處理更復雜的物理問題時，將牛頓第二定律與其他物理定律（如牛頓第一定律、第三定律）結合使用。

5.牛頓第二定律的局限性

-牛頓第二定律適用于宏觀物體在低速運動狀態下，對于微觀物體和高速度運動狀態下的物體，需要使用相對論力學來描述。

6.牛頓第二定律與其他物理概念的關系

-與牛頓第一定律的關系：牛頓第一定律闡述了慣性原理，牛頓第二定律則進一步闡述了力與運動的關系。

-與牛頓第三定律的關系：牛頓第三定律說明了作用力與反作用力的關系，牛頓第二定律則解釋了這兩個力如何影響物體的運動。

7.牛頓第二定律的教育意義

-培養科學思維能力：通過實驗探究和數學建模，提高學生分析問題和解決問題的能力。

-增強科學探究精神：通過實驗驗證物理定律，激發學生對科學研究的興趣。

-體會科學規律的普遍性：牛頓第二定律揭示了自然界普遍存在的力與運動之間的關系，幫助學生認識自然界的規律。七、反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.實驗教學與理論教學相結合：在講解牛頓第二定律時，我注重將理論講解與實驗操作相結合，讓學生通過親自動手實驗來驗證定律，這樣不僅增強了學生的實踐能力，也提高了他們對理論知識的理解。

2.多媒體輔助教學：我利用多媒體資源，如視頻、動畫等，將抽象的物理概念形象化，幫助學生更好地理解牛頓第二定律的內涵。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生對實驗數據的處理能力不足：在實驗環節，部分學生對于如何準確處理實驗數據，如何分析誤差，缺乏足夠的經驗和技巧。

2.課堂互動不夠深入：雖然我嘗試通過提問和小組討論來增加課堂互動，但發現學生的參與度并不高，有些問題討論不夠深入。

3.課后作業的針對性不強：我發現有些作業對學生知識的鞏固和拓展作用不大，需要進一步優化作業設計。

反思改進措施（三）

1.加強實驗指導：針對學生實驗數據處理能力不足的問題，我將提供更詳細的實驗指導，包括實驗數據的記錄、處理和分析方法，同時鼓勵學生互相幫助，共同提高。

2.深化課堂互動：為了提高課堂互動的深度，我將設計更具挑戰性的問題，鼓勵學生提出自己的觀點，并引導他們進行深入的討論。

3.優化課后作業：我將根據學生的學習情況，設計更具針對性的課后作業，確保作業能夠幫助學生鞏固所學知識，同時拓展他們的思維。此外，我還將定期檢查作業完成情況，及時給予反饋，幫助學生改進學習方法。八、典型例題講解例題1：一輛質量為500kg的汽車以10m/s的速度勻速行駛在平直的公路上，突然剎車，5秒后停下。求汽車剎車時的平均加速度和剎車過程中汽車受到的摩擦力。

解答：首先，根據勻變速直線運動的速度時間公式\(v=v_0+at\)，其中\(v\)為末速度，\(v_0\)為初速度，\(a\)為加速度，\(t\)為時間。由于汽車最終停下，末速度\(v=0\)，初速度\(v_0=10\)m/s，時間\(t=5\)s，代入公式得：

\[0=10+a\times5\]

\[a=-2\text{m/s}^2\]

這里加速度為負值，表示加速度的方向與初速度方向相反，即減速。

\[F=500\times(-2)\]

\[F=-1000\text{N}\]

這里摩擦力為負值，表示摩擦力的方向與運動方向相反。

例題2：一個物體從靜止開始，在水平面上受到一個恒定的水平推力，3秒后物體的速度達到6m/s。求物體的質量。

解答：根據牛頓第二定律\(F=ma\)，由于物體從靜止開始，初速度\(v_0=0\)，末速度\(v=6\)m/s，時間\(t=3\)s，代入公式得：

\[F=m\times\frac{v-v_0}{t}\]

\[F=m\times\frac{6-0}{3}\]

\[F=2m\]

由于題目沒有給出推力的具體數值，我們無法直接求出質量\(m\)，但我們可以看到質量\(m\)與推力\(F\)成正比。

例題3：一個質量為10kg的物體，在水平方向上受到一個大小為30N的推力，物體在水平方向上運動時受到的摩擦力大小為20N。求物體的加速度。

解答：根據牛頓第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)為推力減去摩擦力，即\(F=30N-20N=10N\)。代入公式得：

\[10=10\timesa\]

\[a=1\text{m/s}^2\]

例題4：一個物體在水平面上受到一個大小為20N的推力，物體在水平方向上運動時受到的摩擦力大小為10N。求物體質量，如果物體的加速度為2m/s2。

解答：根據牛頓第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)為推力減去摩擦力，即\(F=20N-10N=10N\)。代入公式得：

\[10=m\times2\]

\[m=5\text{kg}\]

例題5：一個物體在水平面上受到一個大小為25N的推力，物體在水平方向上運動時受到的摩擦力大小為15N。如果物體的質量為8kg，求物體的加速度。

解答：根據牛頓第二定律\(F=ma\)，合外力\(F\)為推力減去摩擦力，即\(F=25N-15N=10N\)。代入公式得：

\[10=8\timesa\]

\[a=1.25\text{m/s}^2\]內容邏輯關系①牛頓第二定律的基本概念

-重點知識點：牛頓第二定律的定義、公式\(F=ma\)。

-重點詞句：合外力、質量、加速度、正比、反比。

②加速度與力的關系

-重點知識點：加速度與合外力的正比關系，與質量的反比關系。

-重點詞句：加速度、合外力、質量、正比、反比、牛頓第二定律。

③實驗驗證牛頓第二定律

-重點知識點：實驗目的、步驟、數據分析。

-重點詞句：實驗驗證、合外力、加速度、質量、誤差分析。

④牛頓第二定律的應用

-重點知識點：應用牛頓第二定律解決簡單和復雜運動問題。

-重點詞句：牛頓第二定律、運動問題、加速度、力、質量。

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