《牛頓第二定理》教學設計
1. 教材分析
所用教材是人民教育出版社數(shù)學室編著的《普通中學教材化學（選修）》第一卷。 本節(jié)中牛頓第一定律的內(nèi)容初中，牛頓第二定理定量研究了力與加速度之間的關系。 因為小學的熱量部分是建立在牛頓定理基礎上建立的體系，所以牛頓三大定理中，牛頓第二定理是核心。 因此，從上面的分析可以知道，這一部分的內(nèi)容占據(jù)著非常重要的地位。
牛頓第二定理涉及三個變量。 本節(jié)采用控制變量法進行實驗探索，并在實驗的基礎上得到牛頓第二定理。 控制變量法是一種非常重要的數(shù)學研究方法，這些技術將用于后續(xù)知識的學習，例如電容和電阻。 本節(jié)內(nèi)容對于培養(yǎng)中學生掌握“物理研究方法”也具有十分重要的意義。 2． 學生分析
中學生已經(jīng)掌握了運動學知識、以受力分析為核心的基礎熱學知識、牛頓第一運動定理，這是本課的知識基礎； 在技??能方面，要求中學生具備熟練的實驗操作技能。 考慮到高中生的具體思維能力不強，在教學過程中需要為中學生提供足夠的感性材料，豐富中學生的數(shù)學幻想。 以中學生的興趣為平臺，讓中學生自己探索，自己設計實驗，激發(fā)中學生數(shù)學學習的興趣。3． 教學目標
1. 知識與技能
①理解并掌握牛頓第二定理的內(nèi)容。
② 認識加速度方向與合外力方向的瞬時對應關系。
③通過實驗，提高中學生的實驗操作技能，培養(yǎng)中學生觀察、分析、歸納、總結的能力，應用牛頓第二定理解釋現(xiàn)實生活中的相關動態(tài)現(xiàn)象。
2、流程與技巧
①使中學生初步掌握用控制變量法研究化學問題的方法。
②中學生獨立進行實驗，使中學生能夠使用Excel電子表格處理實驗數(shù)據(jù)，進而完善牛頓第二定理。
3、情感心態(tài)和價值觀
①通過中學生的實驗，培養(yǎng)中學生的團結合作精神和合作意識，勇于提出與他人不同的意見，勇于糾正錯誤。
②培養(yǎng)中學生嚴肅的科學態(tài)度、嚴謹有序的思維習慣。
四、教學重點和難點
借助控制變量法，通過實驗探索，完善牛頓第二定理是本節(jié)的重點和難點。
5. 教學與學習
教學方法：本部分采用班主任指導、中學生探究、以實驗為主的探究式教學方法。
學習方法：全班分組進行實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行分析討論，各組舉一反三。 最后，全班同學作出說明性總結。 6． 教學媒體
多媒體、CAI軟件、實驗設備（細線、天平、砝碼、彈簧秤、手推車、掛鉤、秤、夾子等）7． 教學流程
（一）創(chuàng)設情境，引入新課
1.備考題：可以用哪些數(shù)學量來描述物體運動狀態(tài)變化的速度？ （中學生回答：物體運動狀態(tài)變化的快慢用加速度來描述。） 2、入門題：
（1）向中學生提供兩張現(xiàn)實生活中學生比較感興趣的圖片（戰(zhàn)斗機、F1賽車）。 通過戰(zhàn)斗機與普通飛機、F1賽車與普通車輛的比較，無論是在材質(zhì)還是體積上，提出問題：為什么會有這些差異？ 其目的是什么？
（中學生回答：目的是為了讓戰(zhàn)斗機和F1賽車變得更小，運動更“靈活”。） （2）播放一段“戰(zhàn)斗機在進入跑道之前拋棄副油箱并加大發(fā)動機”的視頻。向中學生介紹“戰(zhàn)斗狀態(tài)”，并提出問題：戰(zhàn)斗機飛行員這兩次操作的目的是什么？
（中學生回答：這兩個操作的目的是為了讓戰(zhàn)斗機進入戰(zhàn)斗狀態(tài)時更加“靈活”，從而更容易躲避機槍的攻擊。）
通過思考（1）和（2）兩個問題的答案，得出結論：“靈活”這個成語的數(shù)學語言描述是更容易改變機器的運動狀態(tài)，即“讓機器有更大的加速度》引導中學生思考一下，我們是否可以從上面的內(nèi)容推斷出物體的加速度與什么原因有關呢？ 【通過列舉貼近現(xiàn)實生活和中學生興趣的例子，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)生活中數(shù)學問題、學習數(shù)學科學的好習慣。 】
（中學生從“戰(zhàn)斗中放棄副油箱”猜測加速度a可能與物體本身的質(zhì)量m有關；從“加強戰(zhàn)斗機的發(fā)動機”）
這時，班主任會對他們猜到的答案給予肯定，同時給予他們鼓勵和表揚，從而激勵他們繼續(xù)前進。
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持續(xù)思考的動力。
班主任：現(xiàn)在我們可以初步確認“物體的加速度a與物體本身的質(zhì)量m和所受的力F有關”，那么這些關系是什么呢？ 有一定的比例嗎？ 通過這種問題讓中學生順利進入下一個環(huán)節(jié)——活動探究。
（二）活動探索——物體的加速度a、質(zhì)量m和斥力F之間的關系 1、確定研究方法——控制變量法
班主任：有兩個激勵措施是與a有關的。 我們是否可以固定其中一個數(shù)學量，然后改變另一個數(shù)學量，來探究其變化與加速度a之間的關系，這在數(shù)學中經(jīng)常用到。 方法——控制變量法。 【引導中學生大膽思考，激發(fā)中學生學習興趣，培養(yǎng)中學生參與意識。 】
2. 設計實驗方案
A、分組設計探索實驗方案：包括（設備選擇、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄與處理）。 B. 教師選出某一組的代表上臺表達設計方案，并給出一些建議，并要求其他組的學生進行交流、討論和改進代表組的方案，最終得出一個最優(yōu)方案。 【鼓勵中學生積極思考牛頓第一定律的內(nèi)容初中，優(yōu)化組合，設計科學合理的實驗方案。 】
3. 進行實驗研究
(1)用投影儀展示最優(yōu)方案、測試注意事項及其具體步驟。 （二）具體步驟（實驗流程和演示實驗見教學計劃）。 （三）對一些遇到困難的群體給予一定的指導和幫助。
(4)指出應記錄多次實驗、多組數(shù)據(jù)，制定數(shù)據(jù)處理計劃。
【合理選用實驗設備，使實驗變得簡單，借助夾子同時控制兩輛卡車的運動狀態(tài)，突出
認識到實驗同時性的重要性。 】
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4 實驗數(shù)據(jù)及其處理
表1：物體的質(zhì)量固定，改變施加在物體上的斥力。 12345組指轎廂繩上鉤代號/g（F1）。轎廂繩上位移測試鉤代號/g（F2）位移x1/．5x2/（兩車質(zhì)量均為200g） +100克)
表2：對表1數(shù)據(jù)進行的實驗數(shù)據(jù)處理組.52.02.53.03.5（兩輛車質(zhì)量均為200g+100g）
表3：施加在物體上的斥力保持不變，物體的質(zhì)量根據(jù)小車的總質(zhì)量和小車上的組重量而變化/g(m1) 12345
1.431.872.32.633.37 試驗車輛及車上重量的總質(zhì)量/g(m2) 位移位移x1/cm33./cm51.
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