牛顿第二定律（《牛顿第二定律》教学实录）

牛顿第二定律

首先请大家看一个视频。这是暑假前的一个周末家人来学校帮我录制的。感觉视频中的自己有了一个现场的“学生”，状态更加自然、亲切一些。而且，这个“学生”还会提出问题，促使我的讲解更加完整、更加容易听明白。在此，表达深深的谢意！谢谢我的家人对我的支持和帮助！
（大家也可以通过https://v.qq.com/x/page/r07096dofcs.html找到这个视频。）
【内容讲解】
1.运动状态的改变是指什么？
在课本第69页的右上角有一小块文字回答了这个问题。
到了课本第71页开篇又提到：“如果物体速度的大小或方向改变了，我们就说它的运动状态改变了。”因此，速度是描述物体运动状态的物理量。
2.加速度（描述运动状态改变快慢的物理量）与哪些因素有关？
根据日常生活经验，我们知道：运动状态改变的快慢与力和质量有关。
比如：质量差不多的小汽车和赛车，由于发动机功率不同，提供的牵引力差别很大，启动快慢就相差甚远。一般的的小汽车从静止加速到100km/h，需要十几秒的时间。而同样的状态变化，赛车只需要四五秒。
所以，质量一定，力越大，加速度越大。
再比如：同一个人用同样大的力拉一个橡皮条，可以把一个小石子弹很远。将小石子换成体育课上用的铅球，大家想会怎样呢？弄不好都会砸到自己的脚呢。
所以，力一定，质量越大，加速度越小。
3.实验：探究加速度与力、质量的关系
（1）要用控制变量法
思考：如何保持力或者质量不变？如何改变质量或者力？
（2）为何要平衡摩擦力？如何平衡？
平衡摩擦力之后，该抵消的都抵消之后，物体所受合外力只剩下绳子的拉力。做到了化繁为简，方便探究。
逐渐抬高木板或者轨道，在小车由“静止”到“滑动”的“转折点”附近调整。
（3）为什么要使悬挂重物的质量远小于小车的质量？远小于是小多少？
由于小车加速下滑的时候，重物会加速下降，并不处于受力平衡状态，所以，悬挂的重物的重力与小车受到的拉力大小并不相等。
使悬挂重物的质量远小于小车的质量，才可以认为“悬挂的重物的重力与小车受到的拉力大小近似相等”。
一般来说M是m的几十倍就可以说M远大于m了。
（4）怎样想到在力一定时，画a—1/m图象的？
通常会先作a—m的图象，观察到是曲线，再简单乘一下a、m，乘积大致不变，于是，不难想到画a—1/m图象。
这样“化曲为直”，更容易确定物理量之间的函数关系。
4.牛顿第二定律
（1）不要只记公式。要记住完整的语言叙述。这里面包含大小和方向，也包含因果关系。
明确其中的力指的是“合外力”。
（2）力的单位是如何确定的？
高中物理中比例系数为1的公式，除了牛顿第二定律之外，还有一个“法拉第电磁感应定律”。是不是都和单位的确定有关呢？
（3）强调定律的矢量性以及加速度与合外力的瞬时对应关系。
【课堂小结】
需要牢记的：
1.运动状态改变就是速度改变
2.加速度是描述速度变化快慢的物理量。
加速度的定义式是“加速度等于速度改变量比时间”，
决定式是“加速度等于合外力比质量”。
加速度的方向与合外力的方向一致。
3.做实验时需要平衡摩擦力。
4.当悬挂重物的质量远小于小车的质量，才可以认为“悬挂的重物的重力与小车受到的拉力大小近似相等”。
需要理解的：
1.加速度与哪些因素有关？如何探究它们之间的关系？探究过程中注意什么？
2.如何通过定义力的单位，使牛顿第二定律的公式里面的比例系数等于1？
3.牛顿第二定律有哪些特性？
【写在后面】这是两节课的内容，重点、难点比较多，大家需要耐心地逐一思考突破。

《牛顿第二定律》教学实录
学校参加辽宁省示范学校评比，我被抽查教案、听课本、参加座谈、上展示课共计四项内容。本文是上课后的所整理的记录，13年前的事了，看看自己当时整理的文字，所有的事情似乎还在眼前。
牛顿第二定律
课程过程：
引言：学习牛顿第二定律的物理意义和我国
在航天领域的取得的成就
播放动画：神舟5号飞船发射的过程
提出问题：飞船运动状态变化快慢与哪些因素有关
学生回答：与外力、质量有关
模拟演示：飞船升空的过程
提出问题：加速度与外力和物体的质量之间的关系
学生讨论：讨论题目如何证明假设正确与否
学生实验：质量一定 研究加速度与外力的关系
外力一定 研究加速度与质量的关系
学生讨论：引导学生归纳得出结论
应用规律：解决问题
归纳小结：让学生归纳出解决问题的一般方法
设计思路：
通过神舟5号飞船发射成功激发学生爱国主义和热爱科学的热情，然后通过创设问题情景，激发学生的学习热情，建立物理模型、提出假设，提出验证假设的方法，培养学生实验验证能力和表述、交流的能力，学会搜集信息的能力和建立模型的能力及应用规律解决问题的能力，通过应用控制变量的方法研究问题。得出规律以后在应用规律解决实际问题。使学生体会到研究问题的一般方法。
教学目标
知识与技能： 理解牛顿第二定律的内容
会用牛顿第二定律解释简单的现象
过程与方法： 学会应用控制变量的方法研究问题
学会抓住主要矛盾，建立模型的方法
情感与价值观：激发学生的爱国主义和热爱科学的热情
增强学生交流协作和团队的精神
教学重点：牛顿第二定律得出
教学难点：牛顿第二定律的理解和应用
教学关键：组织好学生对问题的讨论（教师的调控）
教学过程：
一、 导入新课：教师陈述我国在航天领域取得的成就，激发学生的爱国热情
请同学们观看我国自行研制的“神州五号”载人飞船升空的实况录像，猜测飞船运动状态改变难易程度与哪些因素有关。
提出问题：同学们想一想物体运动状态改变难易程度与什么有关？
学生讨论：学生会从推力、阻力、质量等因素考虑
（这样做的目的就是创设一个具体的物理情景，激发学生学习的兴趣）
二、 进行新课：首先模拟飞船升空的过程。
（1） 比较相同质量小车在不同重物施加外力下的运动情况；
（2）比较不同质量小车在相同重物施加外力下的运动情况；
（从具体的问题中抽象出一个物理模型进行研究，培养学生抽象思维的能力、建模的能力）
由学生讨论分析物体运动加速度a、物体质量m、物体受力F三者之间的关系。
（参看课件牛二1和牛二2，可以当场让学生亲手操作，得到三者定性的关系）
让学生思考如何定量分析a、m、F三者定量的关系
（控制变量法，学生在初中学习电阻、电压、电流三者之间关系时曾学习使用过）
待方法讨论清楚后可让学生亲自动手操作得到三者定量关系。
（这样做的目的就是通过学生的讨论增加学生协作的能力和语言表达的能力）
（在这里介绍几种实验方法
1． 利用上面图中装置，控制两小车同时滑动，根据在相等时间内的位移求出三者之间关系；
2． 利用打点计时器，可直接算出加速度，得到三者之间的关系；
3． 利用气垫导轨，应用光电计时装置通过测量加速度得出三者之间的关系。）
说明：通过学生自己设计试验方案，记录数据的方法，实验步骤，数据分析的方法得出物理规律，但是必须提供大量的仪器供学生自己动手操作。最后由学生得到牛顿第二定律：
物体的加速度跟所受的合力成________,跟物体的质量成_________,加速度的方向跟合力的方向__________,写成公式就是________,这就是牛顿第二定律.
三、提供相应的练习题，使学生通过解决问题达到理解定律的目的
习题：阅读下面的文章、请你估测火箭升空的加速度有多大？
（■火箭发射时为什么往下“掉渣”？
中国运载火箭研究院顾问、首次载人航天飞行顾问谢光选院士解释说，这是火箭保温的一个措施。为了不让火箭推进剂的温度过高或过低，箭体一些部分贴了一些隔热泡沫保温材料，火箭发射升空，速度一快，风一大，有些泡沫材料掉了下来，这对火箭成功发射没有影响。
■火箭刚开始为什么看着那么慢？
谢光选院士解释说，这是载人航天飞行的特殊需要。“长征”二号F型运载火箭的推力是600多吨，自重全部加起来是400多吨，与发射卫星和导弹相比，加速度的确小得多，这主要是为航天员的安全和舒适着想，如果火箭加速度过大，航天员会感觉不舒适，甚至有生命危险。
■航天员在飞船上看的是什么书？
谢光选院士介绍说，杨利伟看的是《航天员手册》，在飞船上航天员什么时候该发指令，什么时候与地面通话，什么时候吃饭，这个《手册》上都事先写得很清楚，只要照着做就行了。
■为什么航天员的脸看上去有些浮肿？
谢光选院士说，主要原因可能是因拍摄角度和坐姿导致的变形，再加上航天员戴头盔面罩的关系，摄像机传回来的图像可能会有一些变形。另外，身处太空失重环境，也可能会导致脸部浮肿。
（ 转自北京青年报|设计题目的意图就是不是给学生现成的题目，而是一个具体的物理情景或者说是一个物理情景，在这样一个具体的情境之中抓住主要矛盾，忽略次要矛盾建立一个物理模型，在对这个物理模型受力分析，应用规律解决问题。这本身就符合人们认识事物的一般规律，由实践中来到实践中去的思想。）
四、总结本节课学习的思路
1、从一个具体的情境中提出问题把问题进行简化抽象成一个模型
2、建立一个假设
3、通过实验来验证这个假设、得出规律
4、应用规律解决实际的问题
说明：本节课的想法就是通过一个具体的物理情景，使学生产生学习的兴趣，通过对问题的探索的过程中培养学生的能力、同时体现了从实践中来到实践中去的思想。