牛頓第二定律（說課）
一、教材分析
牛頓第二定律是動力學的核心規律，動力學又是經典力學的基礎，也是進一步學習熱學、電學等其它部分知識所必須掌握的內容。所以，牛頓第二定律是本章的中心內容，更是本章的教學重點。為了使學生對牛頓第二定律的認識自然、和諧，本節之前的“運動狀態的改變”就是起到了承上啟下的作用。承上，使學生對第一定律的認識得到強化；啟下，即是通過實例的分析使學生定性地了解了牛頓第二定律的內容。本節教材是在前一節的基礎上借助電腦通過實驗分析，再進行歸納后總結出定量描述加速度、力和質量三者關系的牛頓第二定律。由實驗歸納總結出物理規律是我們認識客觀規律的重要方法。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行研究：先確定物體的質量，研究加速度與力的關系；再確定力，研究加速度和質量的關系。在以后學習氣體的狀態變化規律，平行板電容器的電容，金屬導體的電阻等內容中都用到了這一方法。控制變量法也是我們研究自然、社會問題的常用方法。通過教學，使學生學習分析實驗數據，得出實驗結論的兩種常用方法一列表法和圖象法，了解圖象法處理數據的優點：直觀、減小誤差（取平均值的概念），及圖象的變換，從a-m圖（曲線）變到a-1／m圖（直線），在驗證玻-馬定律中也用了這種方法。根據以上分析，我們知道本節課的教學目的不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容和意義，重點在于要讓學生知道結論是如何得出的；在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段；在實驗過程中如何控制實驗條件和物理變量，如何用數學公式表達物理規律。讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
通過本節課的學習，要讓學生記住牛頓第二定律的表達式；理解各物理量及公式的物理意義；了解以實驗為基礎，經過測量、論證、歸納總結出結論并用數學公式來表達物理規律的研究方法，使學生體會到物理規律的簡單美。
本節課的重點是成功地進行了演示實驗和用電腦對數據進行分析。這是本節課的核心，是本節課成敗的關鍵。
二、教法和學法
本節課采用以電腦輔助演示實驗為主的，知識教學與科學方法教育相結合的“同步調控”模式。
按系統論的整體性功能原理，整體功能要大于各要素功能之和。物理的知識、方法、能力、科學態度等都是教學的要素，如果把這些要素有機地聯系起來，達到共同促進的作用，則物理教學的效果會更好，更有利于提高學生的素質。“同步調控”模式中，沒有單純地就方法講方法，而是將知識的學習，方法的掌握，能力的培養，實事求是的科學態度的養成有機地結合起來，就是基于系統的整體性功能原理考慮的。
再則，按教學論中教為主導，學為主體的原則，教師的任務是制訂目標，組織教學活動，控制教學活動的進程，并隨機應變，排除障礙，并承認和尊重學生的主體地位。“同步調控”的模式既注意了教的作用，將教師置于“調控”地位。同時，更注意了學生的主體作用，有意識地設置教學活動的環境，讓學生參與實驗的設計，邊演示、邊提問，讓學生邊觀察、邊思考，再從實驗數據總結出結論，最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏，給學生充分的時間進行思考和討論，如從a-m圖象，猜想a與m成反比，然后畫出a-1／m圖，得出正確的結論。讓學生在教學活動中學習知識，掌握科學方法，培養探索精神和創造力及實事求是的科學態度，以達到規定的教學目標和最佳效果。
三、教學程序
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，引導學生分析物體的質量，加速度，拉力三者之間的定性關系，鼓勵學生進行猜測，它們成正比、成反比、不成比例等。然后指明本節課我們大家一起來探索得出三者之間的定量關系，從而導出課題——牛頓第二定律。這樣導入的用意是提高學生學習的興趣和參于探索的積極性。
2．設計實驗方案
在引入課題后，啟發學生思考：我們如何來研究F、m、a三者之間的關系？引導學生得出用實驗法先確定m，研究a與F的關系；再確定F，研究a與m的關系，最后得出三者的定量關系。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線；由于線的彈力，小車要反沖后才能停下，實驗誤差大），我設計了用電腦輔助來探索a與F、m關系的實驗，如附圖。遮光片寬度L，通過光電門時間分別t1和t2，兩只光電門間距為s。當滑塊通過光電門時，光電門產生一個脈沖，通過計時器中的三極管放大后，從計算機LPT口輸入，調用計算機定時中斷來計算時間，然后利用公式
計算出加速度的值，結果顯示在表格中，同時在坐標圖上標上點，實驗結束后，程序提供一個畫直線模塊，可用光標來控制直線的斜率。
3．進行實驗探索
請兩位同學上臺操作，其他同學邊觀察、邊思考，教師控制電腦。先保持物體質量為200g不變，測出拉力分別為0.05N、0.10N0.15N和0.20N時的加速度，填入表中和a-F圖上，顯示投影在大屏幕上，引導學生得出a∝F的結論。然后再保持拉力為0.10N不變，測出物體的質量分別為200g、282g、332g和382g時的加速度，填入表中和a-m圖上。在a-m圖上可看到隨m的增大a逐漸減小，但它們的關系不明確。引導學生大膽猜測a與m成反比，再畫出 a-1／m圖，得到結論a∝1／m。
4．分析歸納結論
引導學生分析實驗結果，得出F＝kma，在國際單位制中，定義1N=1kg·m/s2就可以得出牛頓第二定律F＝ma。然于進行合理的外推，當物體受幾個力作用而做加速運動時，F應為合力。由于力和加速度都是矢量，引導學生通過實例得到加速度的方向與合外力的方向一致。
5．應用鞏固練習
通過三道典型的問答和計算題，鞏固學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，為進一步用牛頓第二定律解決實際問題打下基礎。
6．總結
告訴學生我們本節課學的牛頓第二定律是把力和運動聯系起來的橋梁，是我們解決許多力學乃至整個物理問題的一個重要武器，是我們學習物理的一個重點，要求大家很好地理解、掌握、應用它。而這節課所用的電腦輔助的實驗歸納法是人們研究自然、社會的一種常用方法，列表法和圖象法是處理實驗數據的常用方法，我們還學了用數學公式來表達物理規律的方法，希望大家熟悉并能運用這些方法。
（富陽中學 浙江 何文明 311400）