《牛顿第二定律》主题单元设计

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这一单元涉及到学生学习高中物理需要具备的逻辑思维和科学方法，如牛顿第二定律的实验探究、表达式的推导、解决动力学问题的思路和方法、对共点力的平衡条件的理解与应用、对超重和失重现象的理解及对生活中实际问题的解释等。

在本主题单元中，为了帮助学生形成系统的知识坐标系，同时兼顾学生的可接受性，做到从生活中来，从具体到抽象，贯彻循序渐进、逐步到位的原则。把教材的内容设计成四个专题来组织学习活动。

专题一：牛顿第二定律的实验探究；专题二：牛顿第二定律的理解；专题三：牛顿第二定律的应用；专题四：超重、失重。

1．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．

2．理解牛顿第二定律的内容、知道牛顿第二定律表达式的确切含义。

3．知道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计算。

5．会用牛顿第二定律解决实际问题。

6.知道超重和失重的含义。

过程与方法：

1．能通过实验探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．

2．对实验数据进行处理，并能通过对实验数据的分析总结有关规律。

3．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。

4．通过学生自己设计实验，培养学生的思考能力和实验能力。

5．通过用牛顿定律分析物理问题，可培养学生分析解决实际问题的能力

情感态度与价值观：

1．通过教学与探究活动，能够领略自然界的奇妙与和谐。

2．激发学生对科学的好奇心与求知欲，产生乐于探索自然现象。

3．通过探究实验，培养实事求是、 尊重客观规律的科学态度．

4．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．

2.认识单位制在物理学中的重要意义，知道国际单位制中力学单位。

2．怎样处理实验数据？

3．如何推导牛顿第二定律的表达式？

4．如何理解牛顿第二定律？

5．处理动力学的两类基本问题的思路和方法是什么？

6．如何理解超重和失重现象？

专题二：牛顿第二定律的理解——公式的推导、内容及含义　　　（1课时）

专题三：牛顿第二定律的应用——解决动力学的两类基本问题（2课时）

专题四：超重、失重（1课时）

1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．

2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系

过程与方法：

1．能通过实验探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．

2．对实验数据进行处理，并能通过对实验数据的分析总结有关规律。

情感、态度和价值观：

1．通过探究实验，培养实事求是、 尊重客观规律的科学态度．

2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．

3．培养与人合作的团队精神． 

2．如何确定实验方案？

3．如何处理实验数据？

4．通过实验你得出什么结论？

活动一：猜想

现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系（用控制变量法）。保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系。请同学生据上述事例，猜测一下它们最简单关系。

学生发表见解。

活动二：实验方案的确定

如何测量加速度a？需什么器材？ 

现实中，除了在真空中抛体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎不存在，但一个单独的力作用效果与跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此实验中力F的含义可以是物体所受的合力。如何为运动物体提供一个恒定合力？如何测？请同学们想办法。

请同学样设计方案。

1．学生分组讨论。

2．归纳总结。

活动三：数据处理

如何直观判断加速度a与F的数量关系？指导学生以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，利用图象找规律。利用实物投影展示某同学做的图象，让大家评价。

学生活动：学生在事先发给的坐标纸上描点，画图象，看图象是否是过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。

分析研究表格中数据，得出结论。

探究加速度与质量的关系

活动四：猜想

现在我们探究物体加速度与力、质量的定量关系（用控制变量法）。保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，探究加速度与力的定量关系。请同学生据上述事例，猜测一下它们最简单关系。

学生发表见解。

活动五：实验

保持钩码质量一定，即拉力大小一定，如何改变小车质量？

学生发表见解，并分组实验。

活动六：数据处理

将不同质量的小车的加速度填入设计好的表格中，建立a—1/m坐标系作图象。通过图象得出结论。

学生分组活动，得出结论。

1．猜想的评价

评价方法：现场评价

评价指标：1、参与程度、积极程度     2、猜想合理

2．实验方案的确定及实验过程

评价方法：小组评价

评价指标：①积极探讨，合作愉快  ②设计合理  ③实验符合要求合格　④实验精确度高优秀

3．数据处理

评价方法：平台展示

评价指标：①图象形象直观  ②数据设计合理   ③精确度高   

通过本节的学习，理解牛顿第二定律的内容及其含义、理解力的单位牛顿的物理意义；理解牛顿第二定律是确立力与运动之间的直接关系，即因果关系。

1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式．

2．知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．

过程与方法：

1．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。

2．通过学生自己设计实验，培养学生的思考能力和实验能力。

情感、态度和价值观：

有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题

2．牛顿第二定律的内容是什么？

3．力的单位牛顿是如何定义的？

根据专题一的实验探究结论，如何推导牛顿第二定律的表达式？

学生分组讨论，探究，利用展台展示小组合作结果。

活动二：力的单位牛顿的定义

在牛顿第二定律的表达式中的比例系数在什么情况下等于1？

学生发表观点。

教师引导学生得力的单位牛顿。

活动三：对牛顿第二定律的理解

牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何？

我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢？

学生发表观点。

活动四：处理简单的例题

教师展示例题。

学生分组合作讨论完成，并展示成果。

1、探究性学习活动

评价方法：量规（自评+互评+师评）

评价指标：①参与探究性学习的态度 ②分析研究，得出结论能力 ③展示成果的表现

2、成果展示

评价方法：量规（自评+师评）

①积极展示     ②规范合理     ③推导的严密、准确

3、知识与技能（当堂达标）的达成

评价方法：测验

评价指标：①答题时间  ②每题答对率  ③及格人数（60---74分）  ④良好人数（75---84分以上）⑤优秀人数（85分以上） ⑥平均分

教学过程中，充分发挥学生的学习积极性，注重对学生的归纳、推理能力的培养。

2．能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。

3．掌握应用牛顿第二定律解决问题的基本思路和方法。

2．如何利用物体的运动情况分析物体的受力情况？

3．利用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题的思路和方法是什么？

牛顿第二定律在我们实际生活中有广泛的应用，比如由物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体运动的加速度，再结合运动学知识，可求解有关物体运动状态变化的问题。反之，当物体的运动状态发生变化时，就一定有加速度，可结合牛顿运动定律求解有关物体的受力问题，这就是我们本专题研究的内容。

活动二：由物体的受力情况分析物体的运动情况

从受力确定运动情况，用多媒体显示例题1。要解决这个问题，你应该从哪方面入手？

学生分组讨论并得出结论，利用展台展示成果。

活动三：由物体的运动情况分析物体的受力情况

从运动情况确定受力，投影出例题2。要解决这个问题，你应该那方面入手？

学生分组讨论并得出结论，利用展台展示成果。

活动四：解决问题的思路和方法

1．上述两类问题有何共同点？有何不同处？

2．列方程时，由于F=ma为矢量式，正方向一般怎样规定？

3．受力较复杂的问题，有时需建立直角坐标系，坐标系怎样建立较好？

教师引导学生回答。

1、学习活动

评价方法：量规（自评+互评+师评）

评价指标：①参与探究性学习的态度 ②分析研究，得出结论能力 

2、成果展示

评价方法：量规（自评+师评）

①积极展示     ②规范合理     ③推导的严密、准确

3、知识与技能（当堂达标）的达成

评价方法：测验

评价指标：①答题时间  ②每题答对率  ③及格人数（60---74分）  ④良好人数（75---84分以上）⑤优秀人数（85分以上） ⑥平均分

教学过程中，充分发挥学生的学习积极性，注重对学生的归纳、推理能力的培养。

2．能运用牛顿第二定律解答较复杂的问题。

学生实验：把矿泉水瓶的上部近似一个小孔，下部近似几个小孔。装入水，水便从下部小孔流出，将瓶子抛出，水还会流出吗？为什么？什么是超重和失重，请举例。

学生分组实验，并发表观点

活动二：学生观看超重失重的视频

教师投影超重和失重现象的实例应用。

学生自主分析、学生讨论解决，并发表观点。

1、学习活动

评价方法：量规（自评+互评+师评）

评价指标：①参与探究性学习的态度 ②分析研究，得出结论能力 

2、成果展示

评价方法：量规（自评+师评）

①积极展示     ②规范合理     ③推导的严密、准确

3、知识与技能（当堂达标）的达成

评价方法：测验

评价指标：①答题时间  ②每题答对率  ③及格人数（60---74分）  ④良好人数（75---84分以上）⑤优秀人数（85分以上） ⑥平均分