時間：2022-04-08 14:22:15
序論：在您撰寫牛頓第二定律教案時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
略
例1：物體運動的速度方向、加速度方向與作用在物體上合外力的方向之間的關(guān)系是：A.速度方向、加速度方向、合外力方向三者總是相同的
B.速度方向可與加速度成任何夾角，但加速度方向總是與合外力的方向相同
C.速度方向總是與合外力方向相同，而加速度方向可能與速度方向相同，也可能不相同
D.速度方向總是與加速度方向相同，而速度方向可能與合外力方向相同，也可能不相同。
此正確答案應(yīng)為B
例2：一個物體受幾個力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，若保持其余幾個力不變，而將其中一個力F1逐漸減小到零，然后又逐漸增大到F1(方向不變)，在這個過程中，物體的
A.加速度始終增大，速度始終增大
B.加速度始終減小，速度始終增大
C.加速度先增大，后減小，速度始終增大直到一定值
D.加速度和速度都是先增大后減小
此題答案應(yīng)為“C”
例3：如圖所示，在馬達(dá)驅(qū)動下，皮帶運輸機(jī)的皮帶以速率v向右水平運行，現(xiàn)將一塊磚正對皮帶上的A點輕輕地放在皮帶上，此后
A.一段時間內(nèi)，磚塊將在滑動摩擦力的作用下對地做加速運動
B.當(dāng)磚的速率等于v時，磚塊與皮帶間摩擦力變?yōu)殪o摩擦力
C.當(dāng)磚塊與皮帶相對靜止時它位于皮帶上A點的右側(cè)的某一點B
D.磚塊在皮帶上有可能不存在磚塊與皮帶相對靜止的狀態(tài)
此題答案應(yīng)為AD
例4：自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始到彈簧后縮到最短的過程中，小球的速度、加速度的變化情況是怎樣的?
解答：運動過程分三段
(1)加速度逐漸減小的變加速運動
(2)速度達(dá)到最大
(3)加速度逐漸增大的變減速運動，直到速度減小為零
例5：如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一條不計質(zhì)量的輕彈簧，放在光滑的水平面上，A球緊靠墻壁，今用力F將B球向左推壓彈簧，平衡后，突然將力F撤去的瞬間，則
A.A球的加速度為
B.A球的加速度為零
C.B球的加速度為
D.B球的加速度為0
此題正確答案應(yīng)為BC
例6：一質(zhì)量為m的小球，用兩根細(xì)繩懸吊處于靜止，其中A、B繩水平，OB繩與豎直方向成角，如圖所示
(1)當(dāng)剪斷水平繩AB的瞬間，小球加速度多大?方向如何?此時繩OB的拉力多大?(2)若剪斷繩OB，則小球的加速度又是多大?方向如何?繩AB的拉力多大?
解：(1)剪斷水平繩AB時，由于得力的作用效果，重力的一個分力拉BO繩，另一個分力使球沿垂直于繩OB的方向向下運動，mgsin=ma,a=gsin，方向垂直于OB向下，繩OB的拉力TOB=mgcos
(2)當(dāng)剪斷OB繩，此時小球在重力作用下沿豎直方向向下運動，其加速度就是重力加速度g，而繩AB的拉力為零。
例7：一根質(zhì)量為M的木棒，上端用細(xì)繩系在天花板上，棒上有一質(zhì)量為m的猴子，如圖所示，若將繩子剪斷，猴子沿棒向上爬，仍保持與地面間高度不變，求這時木棒下落的加速度。
解法一：分別以棒和猴為對象，作其受力分析圖。
猴子：mg=f(1)
木棒：Mg+f=Ma(2)
(1)(2)聯(lián)立：Mg+mg=Ma
解法二：
由牛頓第二定律有：
(M+m)g=Ma，
五、力學(xué)單位制
1、什么是單位制：
基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制
2、力學(xué)單位制
牛頓第二定律是動力學(xué)的核心規(guī)律，動力學(xué)又是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)熱學(xué)、電學(xué)等其他部分知識所必須掌握的內(nèi)容。所以，牛頓第二定律是本章的中心內(nèi)容，更是本章的教學(xué)重點。為了使學(xué)生對牛頓第二定律的認(rèn)識自然、和諧，本節(jié)之前的“運動狀態(tài)的改變”就是起到了承上啟下的作用。承上，使學(xué)生對第一定律的認(rèn)識得到強(qiáng)化；啟下，即是通過實例的分析使學(xué)生定性地了解了牛頓第二定律的內(nèi)容。本節(jié)教材是在前一節(jié)的基礎(chǔ)上借助電腦通過實驗分析，再進(jìn)行歸納后總結(jié)出定量描述加速度、力和質(zhì)量三者關(guān)系的牛頓第二定律。由實驗歸納總結(jié)出物理規(guī)律是我們認(rèn)識客觀規(guī)律的重要方法。由于本實驗涉及到三個變量：a、m、F，因此我們用控制變量的方法來進(jìn)行研究：先確定物體的質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再確定力，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。在以后學(xué)習(xí)氣體的狀態(tài)變化規(guī)律，平行板電容器的電容，金屬導(dǎo)體的電阻等內(nèi)容中都用到了這一方法?？刂谱兞糠ㄒ彩俏覀冄芯孔匀弧⑸鐣栴}的常用方法。通過教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論的兩種常用方法—列表法和圖像法，了解圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點：直觀、減少誤差（取平均值的概念），及圖像的變換，從a－m圖（曲線）變到a－1/m圖（直線），在驗證玻一馬定律中也用了這種方法。根據(jù)以上分析，我們知道本節(jié)課的教學(xué)目的不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容和意義，重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的；在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段；在實驗過程中如何控制實驗條件和物理變量，如何用數(shù)學(xué)公式表達(dá)物理規(guī)律。讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生記住牛頓第二定律的表達(dá)式；理解各物理量及公式的物理意義；了解以實驗為基礎(chǔ)，經(jīng)過測量、論證、歸納總結(jié)出結(jié)論并用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)物理規(guī)律的研究方法，使學(xué)生體會到物理規(guī)律的簡單美。
本節(jié)課的重點是成功地進(jìn)行了演示實驗和用電腦對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是本節(jié)課的核心，是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵。
【教法和學(xué)法】
本節(jié)課采用以電腦輔助演示實驗為主的，知識教學(xué)與科學(xué)方法教育相結(jié)合的“同步調(diào)控”模式。
按系統(tǒng)論的整體原理，整體功能要大于各要素功能之和。物理的知識、方法、能力、科學(xué)態(tài)度等都是教學(xué)的要素，如果把這些要素有機(jī)地聯(lián)系起來，達(dá)到共同促進(jìn)的作用，則物理教學(xué)的效果會更好，更有利于提高學(xué)生的素質(zhì)。“同步調(diào)控”模式中，沒有單純地就方法講方法，而是將知識的學(xué)習(xí)，方法的掌握，能力的培養(yǎng)，實事求是的科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成有機(jī)地結(jié)合起來，就是基于系統(tǒng)的整體原理考慮的。
再則，按教學(xué)論中教為主導(dǎo)，學(xué)為主體的原則，教師的任務(wù)是制訂目標(biāo)，組織教學(xué)活動，控制教學(xué)活動的進(jìn)程，并隨機(jī)應(yīng)變，排除障礙，并承認(rèn)和尊重學(xué)生的主體地位。“同步調(diào)控”的模式既注意了教的作用，將教師置于“調(diào)控”的地位。同時，更注意了學(xué)生的主體作用，有意識地設(shè)置教學(xué)活動的環(huán)境，讓學(xué)生參與實驗的設(shè)計，邊演示、邊提問，讓學(xué)生邊觀察、邊思考，再從實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出結(jié)論，最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏，給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論，如從a－m圖像，猜想a與m成反比，然后畫出a－1/m圖，得出正確的結(jié)論。讓學(xué)生在教學(xué)活動中學(xué)習(xí)知識，掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)造力及實事求是的科學(xué)態(tài)度，以達(dá)到規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)和最佳效果。
【教學(xué)程序】
1問題引入新課
光滑水平面上的物體受水平拉力作用而做加速運動，引導(dǎo)學(xué)生分析物體的質(zhì)量，加速度，拉力三者之間的定性關(guān)系，鼓勵學(xué)生進(jìn)行猜測，它們成正比、成反比、不成比例等。然后指明本節(jié)課我們大家一起來探索得出三者之間的定量關(guān)系，從而導(dǎo)出課題一牛頓第二定律。這樣導(dǎo)入的用意是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和參予探索的積極性。
2設(shè)計實驗方案
在引入課題后，啟發(fā)學(xué)生思考：我們?nèi)绾蝸硌芯縁、m、a三者之間的關(guān)系？引導(dǎo)學(xué)生得出用實驗法先確定m，研究a與F的關(guān)系；再確定F，研究a與m的關(guān)系，最后得出三者的定量關(guān)系。由于教材（必修第一冊，人教版）中牛頓第二定律實驗不足（夾子很難同時夾住兩細(xì)線；由于線的彈力，小車要反沖后才能停下，實驗誤差大），我設(shè)計了用電腦輔助來探索a與F、m關(guān)系的實驗，如附圖。遮光片寬度L，通過光電門時間分別和，兩只光電門間距為s。當(dāng)滑塊通過光電門時，光電門產(chǎn)生一個脈沖，通過計時器中的三極管放大后，從計算機(jī)LPT口輸入，調(diào)用計算機(jī)定時中斷來計算時間，然后利用公式
計算出加速度的值，結(jié)果顯示在表格中，同時在坐標(biāo)圖上標(biāo)上點，實驗結(jié)束后，程序提供一個畫直線模塊，可用光標(biāo)來控制直線的斜率。
3進(jìn)行實驗探索
請兩位同學(xué)上臺操作，其他同學(xué)邊觀察、邊思考，教師控制電腦。先保持物體質(zhì)量為200克不變，測出拉力分別為0.05牛、0.10牛、0.15牛和0.20牛時的加速度，填入表中和a－F圖上，顯示投影在大屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生得出a∝F的結(jié)論。然后再保持拉力為0.10牛頓不變，測出物體的質(zhì)量分別為200克、282克、332克和382克時的加速度，填入表中和a－m圖上。在a一m圖上可看到隨m的增大a逐漸減少，但它們的關(guān)系不明確。引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測a與m成反比，再畫出a－1/m圖，得到結(jié)論a∝1/m。
4分析歸納結(jié)論
引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，得出F=kma，在國際單位制中，定義1牛=l千克•，就可以得出牛頓第二定律F=ma。然后進(jìn)行合理的外推，當(dāng)物體受幾個力作用而做加速運動時，F(xiàn)應(yīng)為合力。由于力和加速度都是矢量，引導(dǎo)學(xué)生通過實例得到加速度的方向與合外力的方向一致。
5應(yīng)用鞏固練習(xí)
通過三道典型的問答和計算題，鞏固學(xué)生對牛頓第二定律中各物理量的意義和加速度方向與合外力方向一致的理解，為進(jìn)一步用牛頓第二定律解決實際問題打下基礎(chǔ)。
6總結(jié)
【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新教育；教育模式
1. 教學(xué)設(shè)計說明 創(chuàng)新教育是把創(chuàng)造學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等有關(guān)學(xué)科的理論有機(jī)地結(jié)合起來，通過學(xué)校課堂教學(xué)和課外活動的途徑，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教育。創(chuàng)新教育的任務(wù)，就是使學(xué)生在系統(tǒng)地掌握學(xué)科知識的同時發(fā)展其創(chuàng)新能力，在德智體美全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性地學(xué)知識，創(chuàng)造性地用知識，充分展示每一位學(xué)生的聰明才智，從而培養(yǎng)一批富有創(chuàng)造性和開拓性的創(chuàng)新型人才。物理課堂教學(xué)改革的突破口就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。
牛頓第二定律是動力學(xué)的核心規(guī)律，是高中物理的重點和中心內(nèi)容。在教學(xué)環(huán)節(jié)中的形成知識、鞏固知識和應(yīng)用知識的三個環(huán)節(jié)中，應(yīng)以形成知識為重。然而，在目前中學(xué)的物理教學(xué)中，往往在不同程度上偏重知識的應(yīng)用――重在解題，而忽視了形成知識的過程。這種傾向?qū)⒅苯佑绊懥藢W(xué)生知識結(jié)構(gòu)的完整性和系統(tǒng)性。在傳統(tǒng)教育模式下，本課一般采用定性實驗――概括規(guī)律――規(guī)律應(yīng)用，最后再用學(xué)生實驗一驗證。而我們在設(shè)計此課時，將定性實驗改為定量的演示實驗，讓學(xué)生和老師一起探索實驗中的規(guī)律 ，重視了形成知識的過程。
素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。在設(shè)計課時，充分注意了學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，及創(chuàng)新精神和實踐能力的體現(xiàn)。對于中學(xué)生來說，他的一切積極的思維，都往往來源于他對事物的疑問和驚訝開始，只有有了疑問，他才會進(jìn)一步去思考和探索，才會有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)新。本課在教學(xué)中重視教學(xué)和引導(dǎo)學(xué)生求異質(zhì)疑相結(jié)合，注重為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題和應(yīng)用知識的機(jī)會，并創(chuàng)造解決問題的條件，使學(xué)生積極參與教學(xué)活動。使他們的創(chuàng)造性思維可以得到培養(yǎng)和發(fā)展，使學(xué)生能在研究過程中親身體驗到駕馭知識、改造現(xiàn)實的自豪感，并從中能獲得成功的喜悅；同時，也轉(zhuǎn)變了“老師講，學(xué)生聽”的傳統(tǒng)教育模式，使我們老師從“知識的傳播者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R探索的導(dǎo)航者”。因此，本節(jié)課設(shè)計時采用了“引探式”教學(xué)，創(chuàng)設(shè)了師生互動、合作學(xué)習(xí)、交互式教學(xué)的情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，大膽猜想，積極思考，勇于設(shè)計實驗方案，解決問題，有效地促進(jìn)了學(xué)生參與教學(xué)活動、主動學(xué)習(xí)，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新認(rèn)識，盡可能地增加了學(xué)生探索知識的活動。本課教學(xué)設(shè)計的主線如圖1所示：
圖1
本課在教學(xué)中采用了實驗探索法和多媒體電教手段，并運用了控制變量法的研究方法，從實驗入手，進(jìn)行科學(xué)地猜想，通過計算機(jī)分析處理實驗數(shù)據(jù)，探求物理規(guī)律，得出科學(xué)結(jié)論。通過探索分析過程，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實驗過程中對未知規(guī)律的探索，激發(fā)他們的思維狀態(tài)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實驗?zāi)芰?、探索精神，初步形成科學(xué)態(tài)度、訓(xùn)練科學(xué)方法，而且還提高了學(xué)生的分析能力，解決實際問題的能力，使學(xué)生的創(chuàng)新精神在探索過程中得到培養(yǎng)。
2. 教 案
2.1 指導(dǎo)思想：通過實驗探索教學(xué)法和多媒體電教手段的運用，優(yōu)化課堂教學(xué)，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造能力，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2.2 教學(xué)目的：
(1) 通過實驗研究，探索物體產(chǎn)生的加速度a和所受外力F、物體質(zhì)量m三者之間存在的關(guān)系；
(2) 掌握牛頓第二定律的內(nèi)容及其表達(dá)式；
(3) 知道力的單位“牛頓”是怎樣定義的；
(4) 了解以實驗為基礎(chǔ)，經(jīng)測量、歸納綜合、推理得出結(jié)論并用公式表達(dá)物理規(guī)律的研究方法。
2.3 教學(xué)重點：牛頓第二定律的內(nèi)容及表達(dá)式。
2.4 教學(xué)難點：用實驗研究的方法，探索a、F、m三個物理量間的關(guān)系。
2.5 教學(xué)器材：
(1) 電教器材：多媒體電腦、數(shù)據(jù)/視頻投影儀等；
(2) 實驗器材：氣源、氣墊導(dǎo)軌、兩個光電門、數(shù)字計時器、滑塊、帶細(xì)絲的小桶、質(zhì)量為5g、10g等砝碼5個，大、小不一的鐵塊、托盤天平等。
2.6 教學(xué)方法：實驗探索、啟發(fā)式教學(xué)法。
在講解《牛頓第二定律》這一課中，從理論知識方面來說，首先要求學(xué)生能夠掌握牛頓第二定律的概念，通過控制變量法來研究加速度、質(zhì)量和力三者之間的關(guān)系，并學(xué)會用圖像來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。除此之外，還要了解力學(xué)中基本的國際單位以及導(dǎo)出單位。
從實踐過程方面來說，采用實驗教學(xué)法，讓學(xué)生仔細(xì)觀察實驗過程，動手進(jìn)行測量，根據(jù)實驗結(jié)果來歸納物體加速度、質(zhì)量與外力之間的關(guān)系，然后由教師引導(dǎo)學(xué)生更深入地理解牛頓第二定律，以發(fā)散學(xué)生的思維能力，鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，從而發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。
從情感態(tài)度和價值觀方面來說，要培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，使學(xué)生自主投入到教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、追尋真理的精神。
二、教材分析
牛頓第二定律是高中物理課程中的重點教學(xué)內(nèi)容，是整個動力學(xué)的核心規(guī)律，而經(jīng)典力學(xué)的學(xué)習(xí)也要以動力學(xué)為基礎(chǔ)，因而牛頓第二定律的教學(xué)具有重要的意義。而且牛頓第二定律的學(xué)習(xí)可為學(xué)生日后對熱學(xué)和電學(xué)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
三、教法建議
可采用實驗法、歸納法等方法實施教學(xué)，通過多媒體技術(shù)制作課件和表格來幫助學(xué)生理解牛頓第二定律的知識點。
四、教學(xué)重點
《牛頓第二定律》的教學(xué)重點在于如何通過實驗來得出相應(yīng)的結(jié)論，推導(dǎo)出牛頓第二定律。
五、教學(xué)難點
《牛頓第二定律》的難點在于如何引導(dǎo)學(xué)生真正掌握牛頓第二定律的含義和其延伸意義。
六、教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入
教師在開講之前，要先幫助學(xué)生回復(fù)之前所學(xué)的牛頓第一定律，讓學(xué)生回憶起牛頓第一定律的概念：一切物體，在沒有收到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。另外，還要幫助學(xué)生鞏固力和質(zhì)量的關(guān)系，不同質(zhì)量的物體在同樣大小的力的作用下，會有不同的反應(yīng)，質(zhì)量越大的物體，其運動的速度則越慢，慣性越大。
2.新課引入
在復(fù)習(xí)導(dǎo)入之后，教師則要引入新課內(nèi)容。教師可以向?qū)W生提出問題，當(dāng)一個物體受三個變量的影響，如何發(fā)現(xiàn)這三個變量之間的關(guān)系和規(guī)律。采用控制變量法，來固定其中一個變量，從而研究其他兩個變量。讓學(xué)生自行設(shè)計小實驗，舉出生活中的實例來證明加速度與物體質(zhì)量及所受外力總和之間的關(guān)系。
3.實驗設(shè)計
第一個實驗：改變小車運行的軌道，讓小車在無外力的情況下受到平衡力的影響。在這個實驗過程中，教師可做相應(yīng)的講解。當(dāng)小車在運行的時候會受到摩擦力的影響，致使小車產(chǎn)生加速度。為了使小車不受摩擦力的影響，則可以將小車行駛的木板墊高，使小車不受拉力的影響而做勻速運動，讓小車行駛的重力和摩擦力相平衡，然后再使其受拉力的影響，便能使其只受拉力一個力的影響。
第二個實驗：使M保持不變，讓小車受不同的外力影響做勻速直線運動。讓小車?yán)瓌蛹垘Р⑼ㄟ^所設(shè)定的打點計時器，利用相應(yīng)的公式來求得拉力不同情況下的小車加速度值，并以表格的形式呈現(xiàn)出來。
第三個實驗：重復(fù)第二個實驗，保持F值固定不變，登記不同質(zhì)量小車的加速度值，并同樣將其以表格的形式呈現(xiàn)。
完成實驗之后，則可以將第二個實驗和第三個實驗的表格數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后畫出相應(yīng)的圖像，并對兩個圖形進(jìn)行分析，以聯(lián)想二者間的關(guān)系。最后在分析之后則要進(jìn)行總結(jié)和歸納，可得出：當(dāng)物體的質(zhì)量相同的時候，物體的質(zhì)量則與加速度成反比。
七、例題
某省的高速列車在運行的時候最快的速度可以達(dá)到270 km/h，機(jī)車持續(xù)牽引力為150 N。假設(shè)此高速列車的總質(zhì)量是100噸，而高速列車所受到的重力則為0.1×103N。問：列車受牽引力的影響進(jìn)行勻速直線運動，那么需要多長時間其將會達(dá)到最大運行速度？
解：根據(jù)列車的總質(zhì)量為100噸，其最快運行速度為75 m/s，而牽引力為150 KN，列車阻力則為f=0.1×103N
可依據(jù)牛頓第二定律得到一下式子：
a=（F-f）/m=（1.57×103-1.0×103）/1.0×105=0.57（m/s）
t=（V1-V2）/a=（75-0）/0.57≈131.6（s）
八、板書設(shè)計
1.實驗探究：討論三個變量之間的關(guān)系和規(guī)律
（1）當(dāng)質(zhì)量一定的時候，加速度和物體所受合外力成正比。
（2）當(dāng)合外力一定的時候，加速度與物體質(zhì)量成反比。
2.牛頓第二定律
（1）概念。
（2）公式：a=F/m。
（3）特性：矢量性；瞬時性。
3.力學(xué)單位
（1）力學(xué)國際單位包含基本單位和導(dǎo)出單位兩個部分。
（2）基本單位有三個分別是：長度單位m，質(zhì)量單位kg，時間單位s。
牛頓第二定律具體地、定量地回答了物體加速度與它的受力以及自身的慣性-質(zhì)量的關(guān)系，因而成為了牛頓物理學(xué)的核心。本節(jié)課開始之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第一定律，定性的知道了力是產(chǎn)生加速度的原因，質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，而慣性表現(xiàn)物體運動狀態(tài)改變的難以程度，換句話說，加速度與力和質(zhì)量都有關(guān)系。然后學(xué)生在實驗室完成了加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系的探究，獲得了數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理，得到了m一定時，加速度與力的大小成正比，F(xiàn)一定時，加速度與質(zhì)量成反比這樣的結(jié)論。在這樣的理論和實踐的前提下，開始本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，遵循了循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程，有利于知識的正遷移。
一、教學(xué)目標(biāo)和重難點
基于以上教材分析和學(xué)情分析，本節(jié)課制定了以下目標(biāo)：
1.知識與技能：（1）理解牛頓第二定律的內(nèi)容和表達(dá)式；（2）知道1N的定義；（3）理解牛頓第二定律的特性（4）能夠用牛頓第二定律求加速度。
2.過程與方法：（1）以實驗為基礎(chǔ)，歸納得到物體的加速度跟它的質(zhì)量及所受外力的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出牛頓第二定律，提高學(xué)生的分析概括能力；（2）通過1N的定義，體會單位的產(chǎn)生過程；
3.情感、態(tài)度、價值觀：體會到由實驗歸納總結(jié)物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法，提升對物理學(xué)的興趣。
教學(xué)重點：正確理解并運用牛頓第二定律；
教學(xué)難點：體會牛頓第二定律是確立運動與力之間關(guān)系的橋梁，體會定律中的因果性、瞬時性等特征。
二、教學(xué)教法
本節(jié)課采用多媒體和板書相結(jié)合的方式進(jìn)行，在產(chǎn)生力的單位的過程中，采用小組討論方式獲得1N的意義。在課堂總結(jié)環(huán)節(jié)，通過問答確認(rèn)本節(jié)課目標(biāo)是否達(dá)成。
三、教學(xué)過程
本節(jié)課首先從問題引入，通過展示學(xué)生上一節(jié)探究實驗的結(jié)果，即依據(jù)數(shù)據(jù)畫出的a-F圖像和a-1/m圖像，總結(jié)出牛頓第二定律的文字表述。通過數(shù)學(xué)知識將定律表述為F=kma；引導(dǎo)學(xué)生體會比例系數(shù)k的值是由m、a的單位決定的，并給出1N的定義，通過小組討論，當(dāng)質(zhì)量單位取克、克拉時，k的取值，深化只有當(dāng)都采用國際單位制時，k才取1，牛頓第二定律的表達(dá)式簡化為F=ma。
然后通過教師推桌子推不動，引導(dǎo)學(xué)生理解公式中F為合外力，并進(jìn)一步討論力和運動的關(guān)系。
通過舉例詳細(xì)闡述牛頓第二定律的因果性、矢量性、瞬時性、獨立性、同一性這些特性，并簡要說明還有相對性這個特點。幫助學(xué)生正確理解牛頓第二定律。
通過課本上的例1和斜面上物體沿斜面下滑的加速度求解，引導(dǎo)學(xué)生對物體的運動和受力進(jìn)行分析，體會牛頓第二定律的橋梁作用，可以運用牛頓第二定律求得物體的加速度，對定律進(jìn)行簡單應(yīng)用。
最后，通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課重點內(nèi)容。
四、教學(xué)反思
本節(jié)匯報課整體達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生清晰的理解k的取值，牛頓第二定律的內(nèi)容和特性，會求簡單問題的加速度。但是也存在不足：
1.對于牛頓第二定律瞬時性和同一性的理解，限于課堂時間有限，需要學(xué)生在后續(xù)解決問題的過程中不斷深化。
一、“牛頓第二定律”教學(xué)中的情景設(shè)置
1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
利用多媒體播放視頻：劉翔110米欄奪金情景。
參照畫面，提問：決賽時，劉翔將自己身上手表、項鏈等東西都摘了下來，穿上最輕的跑鞋，這樣做有何原因？
結(jié)論：質(zhì)量越小，運動狀態(tài)越容易改變，也就是說在相同的情況下，物體獲得的加速度就越大。
視頻展示生活中的實例，創(chuàng)設(shè)物理情境，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生集中注意力。
2.大膽提問，進(jìn)行推理
提問：與物體加速度相關(guān)的因素有哪些？引導(dǎo)學(xué)生去分析和思考。讓學(xué)生發(fā)表自己的意見。
3.設(shè)置生活情景，分析各種關(guān)系
（1）與物體所受外力的關(guān)系
①與物體受到的外力有關(guān)。例如，騎自行車用力剎車時，用的力越大，車越容易停下來，即阻力越大，自行車減速的加速度越大。
②與物體受到的外力無關(guān)。例如，用大小不一樣的力推大石頭，推不動，運動狀態(tài)不變，加速度為零。
③與物體受到的合外力有關(guān)。例如，用大小不一樣的力推大石頭，推不動，是因為大石頭同時受到摩擦力的作用，所受合外力為零，因此加速度也為零。
（2）與物體質(zhì)量的關(guān)系
與物體的質(zhì)量有關(guān)。例如，人分別用相同的力推自行車和摩托車時，自行車比較容易加速啟動，而摩托車則較難。也就是說在相同的情況下，質(zhì)量較小的自行車獲得的加速度較大。
（3）與運動速度的關(guān)系
二、“牛頓第二定律”教學(xué)中的實驗安排
組織學(xué)生以小組為單位設(shè)計研究方案。包含實驗器材的選用、操作流程、數(shù)據(jù)計算和采集等。學(xué)生設(shè)計實驗方案要嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)整，教師可以就每一組不同情況作針對性指導(dǎo)。擇優(yōu)選取代表性設(shè)計方案，并派代表上臺介紹設(shè)計思路并進(jìn)行演示，組織全班學(xué)生討論，互相啟發(fā)，互相補(bǔ)充，集思廣益，完善方案。
1.小車運動典型案例
器材：小車；紙帶；電火花打點計時器；細(xì)線；刻度尺；鉤碼；小桶；長木板；砝碼；天平；墊木。
目的：研究小車運動狀態(tài)，分析原因。
3.特殊說明
通過實驗探究和數(shù)據(jù)整理采集，引導(dǎo)學(xué)生從實驗誤差、實驗操作等方面來分析比較兩種方案的差別。在教師引導(dǎo)下，共同確定用“滑塊運動案例”進(jìn)行實驗研究，教師要利用課件著重講解實驗的具體步驟和注意事項。得出結(jié)論：滑塊運動方案誤差較小。
1 準(zhǔn)備應(yīng)用“變易學(xué)習(xí)法”
變易理論指出，教師在上課之前，就需要根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合前測和學(xué)前訪談，了解學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同理解（V1），偵測和確認(rèn)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點.為此我們設(shè)計了一份關(guān)于牛頓第三定律的前測試卷，試題的來源主要是各省市質(zhì)檢卷和高考試卷，偵測范圍為高一年級的12個教學(xué)平行班.
試卷的得分統(tǒng)計及對部分學(xué)生的訪談結(jié)果表明，在初中階段，學(xué)生已經(jīng)對牛頓三大運動定律有了定性的了解，進(jìn)入高一之后則進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)了直線運動公式及牛頓第一、第二兩條定律.學(xué)生已經(jīng)能夠初步掌握單個物體受力和運動狀態(tài)變化的關(guān)系，并能對相關(guān)物理量進(jìn)行計算.但是他們對物體間的相互作用還處于定性了解的階段，在實際運用中無法利用牛頓第二定律和牛頓第三定律解決多個物體相互作用情景下的實際問題.
以前測第10題為例：
如圖1所示，在等臂托盤天平兩盤中，一盤放著一個質(zhì)量為m的物體，另一盤放著電磁鐵和鐵塊，天平平衡.當(dāng)電磁鐵接通的瞬間，鐵塊被吸引而離開盤底，則鐵塊未到達(dá)電磁鐵而加速上升的過程中，天平右盤會上升還是下降嗎？試分析？
學(xué)生在該題的得分基本為0，但與分?jǐn)?shù)相比，我們更關(guān)注的是學(xué)生對此題的認(rèn)知程度.在前測試卷上，學(xué)生被要求將對該題的思路寫出來，同時結(jié)合前測后對不同類型學(xué)生的訪談，歸納出了三種不同層次的認(rèn)知水平：
（1）鐵塊從盤底上升之后即脫離了左側(cè)系統(tǒng)，因此左側(cè)失去一部分質(zhì)量變輕，右盤下降.
（2）鐵塊從盤底上升后仍然和磁體之間有相互吸引，天平仍平衡.
（3）鐵塊從盤底上升后對電磁鐵有向下的拉力且更大，左側(cè)下降右盤上升.
第一種認(rèn)知表明學(xué)生并未認(rèn)識到物體間相互作用，第二種則是認(rèn)識到物體間存在相互作用但未能用牛頓第二定律進(jìn)一步分析其變化，第三種則表明學(xué)生能夠很好的將牛頓第二定律和第三定律結(jié)合進(jìn)行分析解題.測試結(jié)果顯示停留在第一種和第二種認(rèn)知水平上的學(xué)生占大多數(shù).
更為有趣的是，我們也找了高二、高三兩個年段的部分中等學(xué)生進(jìn)行了測試和訪談.結(jié)果表明這部分學(xué)生仍然在這個題目中表現(xiàn)不佳.要找出這種現(xiàn)象的原因，需要反觀傳統(tǒng)的牛頓第三定律教學(xué)模式，通過收集牛頓第三定律相關(guān)的教學(xué)論文和教案，我們所見的教學(xué)模式大致有如下四個階段：
第一階段：以學(xué)生為主體，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)不同的分組實驗體驗，如一對彈簧秤相互作用，固定于小車上的兩個磁鐵，以及教師進(jìn)行的DIS演示實驗，在此基礎(chǔ)上提出牛頓第三定律.
第二階段：進(jìn)行階段分析小結(jié)，闡述相互作用力的相互性、同時性，同質(zhì)性.
第三階段：再進(jìn)一步應(yīng)用其他例子說明相互作用力與平衡力的異同.
第四階段：最后利用課堂練習(xí)進(jìn)行檢測和鞏固.
資料顯示：雖然課堂結(jié)構(gòu)略有不同，但教師不約而同的將教學(xué)重心更多放在作用力的相互性、同時性，同質(zhì)性以及相互作用力與平衡力的異同等方面.這種教學(xué)模式的缺陷在于未能從整體的角度進(jìn)行牛頓運動定律的教學(xué).在牛頓三大運動定律中，前兩個定律是對單個物體而言，而在自然界中，物體之間總是互相聯(lián)系，密不可分的.要全面了解物體的運動規(guī)律，就需要研究物體間的相互作用，這也是牛頓第三定律所要揭示的內(nèi)容.反映在教學(xué)過程中，要使學(xué)生將受力分析對象從一個物體擴(kuò)展到多個物體，就要使其能將牛頓三大定律融合為一個有機(jī)整體.
教師在前測后的集備交流中，結(jié)合自身多年的教學(xué)實踐分析了學(xué)生在這類題目中出現(xiàn)困難的原因（V2）.學(xué)生在先前學(xué)習(xí)經(jīng)驗中，并沒有明確將牛頓第二定律和牛頓第三定律的應(yīng)用對象區(qū)別開：判斷物體相互作用力之間關(guān)系時使用牛頓第三定律，判斷物體運動狀態(tài)變化問題時則應(yīng)該使用牛頓第二定律，這也是我們所確定的牛頓第三定律教學(xué)的關(guān)鍵特征.
2 針對關(guān)鍵特征的教學(xué)設(shè)計
在設(shè)計改進(jìn)教案之時，參與集備的教師在如何處理學(xué)習(xí)內(nèi)容上便有了不同的意見（V2）.一個典型的憂慮即是當(dāng)改變已有成熟的教學(xué)模式，采用“變易理論”進(jìn)行指導(dǎo)對教學(xué)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)之后，相對于接受傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生，改進(jìn)班學(xué)生是否會在知識的掌握和應(yīng)用上出現(xiàn)落后情況.而最大的憂慮則是如何跨越理論和實踐的“鴻溝”進(jìn)行突破和創(chuàng)新，為此在進(jìn)行教學(xué)研究的過程中，需要專家的參與和指導(dǎo).一個課堂學(xué)習(xí)研究小組的成員來自兩方面：其一來自一線教師；其二是來自專業(yè)機(jī)構(gòu)的研究員，如學(xué)科教學(xué)專家和課堂學(xué)習(xí)研究的專家.
綜合幾次課前集備討論的結(jié)果，改進(jìn)版的教案與傳統(tǒng)教案的最大區(qū)別在于創(chuàng)設(shè)了單一情境，教學(xué)圍繞著該情境不斷展開，課堂之初即提出了一個問題：
有個農(nóng)夫把馬套上車，準(zhǔn)備趕路（圖2），有同學(xué)就告訴那個農(nóng)夫：“馬不可能拉動車的，因為根據(jù)牛頓第三定律，馬向前拉車的力與車向后拉馬的力，是一對相互作用力，大小相等，方向相反，所以兩個力相互抵消了，車就不可能前進(jìn)了.如果車前進(jìn)了，則說明牛頓第三定律是錯誤的.”
隨后的DIS演示（圖3）則是以兩個儀器分別代表車和馬，據(jù)此實驗結(jié)果說明相互作用力的相互性、同時性及同質(zhì)性等特征.并以牛頓第三定律肯定了故事中同學(xué)表述中正確的部分：“馬向前拉車的力與車向后拉馬的力，是一對相互作用力，大小相等，方向相反”.
但可以看出，這并沒有解決為什么車會前進(jìn)的問題，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因在于學(xué)生并沒有關(guān)注到隱藏在該情境中新事物的特征.變易理論指出，當(dāng)某一事物的一些特征出現(xiàn)變動，而其他特征維持不變，則變動的特征便會被辨識到.為使辨識的過程能夠出現(xiàn)，學(xué)生必須感到事物正在變動.教師不能強(qiáng)迫學(xué)生審辨，但卻可以創(chuàng)造機(jī)會，即通過“變易圖式”，引起學(xué)生對某些特征的關(guān)注，從而審辨到該特征，使它們從背景移到前景.基于此，在應(yīng)用馬拉車的情境完成作用力反作用力與平衡力的異同教學(xué)之后，與傳統(tǒng)教學(xué)只是進(jìn)行問題的講解和分析不同，改進(jìn)班對最終解決“所以兩個力相互抵消了，車就不可能前進(jìn)了.如果車前進(jìn)了，則說明牛頓第三定律是錯誤的”這個情境采用了如下的變易范式（V3）：
在馬拉車這一不變的情境中，教師重點分析改變馬的拉力使車分別做加速、勻速和減速運動這一變易范式.在每一種運動中，教師引導(dǎo)學(xué)生分析不同運動過程中車的受力情況，并同時對比作用力反作用力之間關(guān)系.在教師引導(dǎo)下，學(xué)生逐層建構(gòu)出以下三個結(jié)論：
①不同運動過程中，作用力反作用力關(guān)系未發(fā)生變化，而車的受力情況卻大不相同.
②作用力反作用力由于作用在不同物體上無法抵消，也不能作為車運動狀態(tài)是否變化的判斷依據(jù).
③在判斷車的運動狀態(tài)時應(yīng)該將注意力聚焦在車受到的力上.
類似的，也可以讓馬的拉力保持不變，改變車重從而改變車受到的摩擦力.通過這一系列經(jīng)過系統(tǒng)安排的“變”與“不變”，學(xué)生很快就審辨出牛頓第二、第三定律在應(yīng)用對象上的不同之處.
綜合對比改進(jìn)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)這兩種模式，最大的區(qū)別有兩個：
首先，傳統(tǒng)教學(xué)創(chuàng)設(shè)了大量不同的實例進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生的思維在不同的情境中跳轉(zhuǎn).這種教學(xué)模式注重不同情境間相通的地方，通過對不同實例的分析有利幫助學(xué)生理解牛頓第三定律的內(nèi)在屬性，但較少涉及這些情境中所包含的其他物理規(guī)律.改進(jìn)班的教學(xué)設(shè)計始終圍繞馬拉車的問題情境，而把其他實例的應(yīng)用留作了課后練習(xí).這種教學(xué)模式注重同一情境內(nèi)不同的地方，使學(xué)生經(jīng)歷同一事物的不同方面，進(jìn)而審辨出牛頓第三定律的關(guān)鍵特征并使之與其他規(guī)律區(qū)別開來.
其次，傳統(tǒng)教學(xué)在牛頓第二、三定律應(yīng)用對象上的區(qū)別時采取了經(jīng)驗性的做法，教師在實際課堂中雖然也應(yīng)用了馬拉車的實例組織學(xué)生進(jìn)行討論，但未能有意識的采取改進(jìn)班的“變易圖式”，只是簡單指出了問題的答案.改進(jìn)班則注重使用變易范式系統(tǒng)地安排力的變化，如讓馬的拉力保持不變，通過車上貨物重量變化改變車所受的摩擦力，使車處于不同的運動狀態(tài)進(jìn)行分析.通過這一系列變與不變的關(guān)系使學(xué)生深刻理解所學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵特征.
3 教學(xué)效果評測及反思
在分別進(jìn)行了6個班傳統(tǒng)教學(xué)和6個班的改進(jìn)教學(xué)之后，我們把前測的試卷再次進(jìn)行了后測，需要說明的是研究開始之初（前測結(jié)束后），教師并未進(jìn)行講評，課堂教學(xué)也不能涉及前測出現(xiàn)的試題，傳統(tǒng)組和改進(jìn)組使用完全相同的上課素材.另外，無論是前測或是后測都以閉卷形式作答，同時安排教師監(jiān)考以期最大限度的保證數(shù)據(jù)的可靠性.表1為傳統(tǒng)班和改進(jìn)班后測數(shù)據(jù)對比：
