1、普通高中课程标准实验教科书物理必修人民教育普通高中课程标准实验教科书物理-必修(人民教育.普通高中课程标准实验教科书物理必修（人民教育出版社出版）第四章 牛顿运动定律教材分析常州第二中学 刘鹏各位老师： 关于新课程的理念、新教材的总体特点等等诸如此类的内容，我想，前面几位作新教材分析的老师，一定比我讲得还透彻，我就不罗嗦了一、物理课程标准中的内容标准：1普通高中物理课程标准中涉及本章的内容标准是： （3）知道共点力的平衡条件（4）通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题通过实验认识超重和失重现象例4 通过实验测量加速度、力、质量，分别作
2、出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图像，根据图像写出加速度与力、质量的关系式体会探究过程中所用的科学方法例5 根据牛顿第二定律说明物体所受的重力与质量的关系 （5）认识单位制在物理学中的重要意义知道国际单位制中的力学单位例6 在等式中给定k = 1，从而定义力的单位 2活动建议：（2）通过各种活动，例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等，了解和体验失重与超重 （3）根据牛顿第二定律，设计一种能显示加速度大小的装置（4）通过听讲座、看录像等活动，了解宇航员的生活，了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验，尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案 就本章而言，物理课程标准与原来的
3、大纲相比，有以下显著变化：1标准强调课程的三维目标知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观 过去，教学大纲侧重于学生的认知发展水平，重点是对教学工作做出规定，主要表现的是基本的教学目标、教学内容、教学要求及若干教学建议，使教师更加关注知识点，关注学习的效果，忽视学习过程与方法，忽视情感、态度、价值观的培养与教学大纲相比，课程标准最显著的变化是课程目标发生了根本改变，课程的功能由过去单纯强调知识和技能转向同时关注学生学习的过程和方法、情感、态度、价值观因此，新课程标准用尽可能清晰的行为动词从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度对学生的学习结果进行描述，具体分为结果性目标和体验性目标结
4、果性目标分为知识目标和技能目标知识目标要求“了解”、“认识”、“理解”、“应用”，技能目标要求为“独立操作”体验性目标要求为“经历”、“反应”、“领悟”我们注意到，上述内容标准和活动建议中使用了以前大纲中鲜见的行为动词，例如：“通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系”，“通过实验认识超重和失重现象”，“体会探究过程中所用的科学方法”，“尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案”，等等尤其值得注意的变化是，以往，教学大纲对知识的要求是“了解、理解、应用”；如今，课程标准同时强调学生“经历了什么”、“体会了什么”、“感受了什么”，有了过程性目标和体验性目标确立体验性目标
5、，是课程标准与教学大纲的显著不同，体验性目标分为经历(感受)、反映(认同)、领悟(内化)，对“经历”的具体描述是观察、收集、调查、交流、讨论、阅读、尝试、实验、学习、探究、预测、考虑、经历、体验、参加、参观、查阅等；对“反映”的具体描述是体会、关注、注意、关心、乐于、敢于、勇于、发展、保持等；对“领悟”的具体描述是形成、养成、具有、领略、体会、思考等通过体验性目标，引导学生主动参与、亲身实践、独立思考、合作探究，发展学生搜集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力，形成良好的情感、态度、价值观与此同时，课程标准还提出发展性目标，为学生的发展提供了空间这是一个
6、根本性的变化，对培养新时期具有良好素质和竞争力的新一代具有重要意义尤为重要的是在学习知识的过程中潜移默化地培养学生正确的价值观、人生观和世界观，引导学生在学习知识的过程中，形成正确的价值选择，具有社会责任感，努力为人民服务，树立远大理想这种过程将深刻地影响他们思想道德的形成，影响他们人生的抉择2标准注重学生的学，强调学习的过程与方法，提倡自主学习、合作学习、探究式学习课程标准强调学生学习的过程与方法以往更多关注的是学习的结果，而忽略了学生是通过什么样的学习方式和策略来学习的，死记硬背、题海训练得到的高分，掩盖了学生在学习方式上存在的问题，所以关注学生学习的过程与方式是引导学生学会学习的关键标准
7、强调高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神3标准强调科学与技术、经济和社会的互动作用“科学技术社会（STS）”是当今世界科学教育的一个潮流，它强调的是科学技术与社会的关系，而不是科学在技术中的应用在科学技术教育中，将社会的概念纳入整个教学与学习框架，更重要的是培养学生个体，乃至公民个体一种整体性、全面性思维方式的形成，在人文化的背景下谈论科学技术的教育科学技术社会也成为科学素养、技术素养的一个必不可少的一个组成部分新课标要求学生“了解科学与技术、经济和社会的
8、互动作用，认识人与自然、社会的关系，有可持续发展意识和全球观念”，“高中物理课程在内容上应精选学生终身学习必备的基础知识与技能，加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系，反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想，关注物理学的技术应用所带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度”这些要求在本章内容标准上得到了充分的体现二、新、旧教材的对比 1章节结构的对比：新 教 材旧 教 材第四章 牛顿运动定律1 牛顿第一定律第三章 牛顿运动定律一、牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系二、物体运动状态的改变3 牛顿第二定律三、牛顿第二定律4 力学单位制四、牛顿第三定律5 牛顿第
9、三定律五、力学单位制6 用牛顿定律解决问题（一）两类问题六、牛顿运动定律的运用两类问题7 用牛顿定律解决问题（二）共点力的平衡条件、超重和失重七、超重和失重*八、惯性系和非惯性系九、牛顿运动定律的适用范围2栏目、编写形式对比：新 教 材旧 教 材实 验节标题为“实验”（全体学生必做实验）探究加速度与力、质量的关系（给出“参考案例”）实 验学生实验均安排在书末（本章无学生实验）节内的“实验”栏目随堂学生实验探究作用力与反作用力的关系节内的“实验”栏目演示实验用气垫导轨近似验证伽利略的斜面实验研究牛顿第二定律研究作用力和反作用力的关系节内的“演示”栏目做一做（拓展性的小实验）用传感器探究作用力与反
10、作用力的关系做一做（拓展性的小实验）观察失重现象“问题与练习”中的实验性题目器材易获得，难度比“做一做”中的低些P.94 观察和解释水的失重现象没有安排旁批旁批思考与讨论思考与讨论说一说（用自己的语言解释或阐述某一问题）质量不同的物体，自由落体加速度为何相同？用单位制的知识判断错误的表达式牛顿第三定律与“掰腕子”科学漫步（知识拓展）惯性参考系用动力学方法测质量阅读材料用动力学方法测质量失重和宇宙开发提示框提示框问题与练习练习本章小结、习题总的感觉：一、结构方面：基本沿用了原教材的结构和线索，部分结构作了合理的调整二、内容方面：与原教材大体相同注重基础性、连贯性和实践性加强了探究实验和新技术的应
11、用强调科学探究技能的训练，不仅重视实验、观察、思维等传统技能的培养，还特别重视提问、假设、计划、解释、交流、合作等问题解决技能的培养，强调学生对科学方法的应用什么是科学探究？（课程标准中没有明确的定义）验证与探究心理活动不同前者是在已有的知识基础上进行“验证”，后者是探索“未知”的世界，要经过对现象的“观察”提出“疑问”做出“猜想”证实“猜想”这些过程，对人的思维活动、创新能力要求更高“说一说”栏目的设置强调了自主学习、合作学习、探究式学习三、理念方面：重视“过程”目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生生活、社会实践和现代科技如何在新教科书的基础上通过教师的进一步创造，在课堂教学中体
12、现新的课程理念，这是实施新课程需要解决的最大问题重视对与物理有关的社会、环境问题进行正确的判断和解决的能力包括科学的情感、态度和价值观等；注重对科学、技术、社会、环境几者之间关系的理解重视科学史的教育功能在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化三、教材分析和教学建议本章知识在高中物理中的地位本章是在“运动的描述”、“匀变速直线运动的研究”和“相互作用”三章之后，讲述牛顿运动第一、第二、第三定律，进一步揭示物体运动状态变化的原因，探究力和物体运动的关系，探究物体间相互作用的规律本章是学习热学、电学等其他知识所必须掌握的内容牛顿运动定律是经典力学的基础学好本章知识，对于学好其余力学知识以及整个
13、物理学都有至关重要的意义本章最基本的概念是物体的惯性，牛顿第一、第二、第三定律是本章的重点知识各单元教材分析和教学建议教学中，要让学生经历一些科学探究活动，初步了解物理学的特点和研究方法，体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响，同时为下一步选学模块做准备可以通过收集资料、举行小型辩论会、大胆猜想、解释现象、关注科技发展、交流汇报、相互评价等多种生动活泼的教学形式让学生积极参与教学过程，提高学生的学习兴趣和学习效果第一单元 1 牛顿第一定律教材从亚里士多德的力致运动论，到伽利略通过理想实验，得出关于惯性运动的思想，再到笛卡儿补充和完善伽利略的观点，最终由牛顿总结出惯性定律，基本上按照
14、科学家们探究物体运动原因的历史进程，引出了牛顿第一定律，最后，指出了惯性与质量的关系，并在“科学与漫步”中惯性系问题运动和力的关系是动力学的基本问题，但要建立正确的认识又是很不容易的最初，人们把运动物体分为有生命的和无生命的两类，认为前者的运动是由于自身的意志，而后者的运动，例如日月经天、江河行地，则受神的主宰后来，古希腊哲学家亚里士多德又把运动分为天然运动和悖逆运动两类，认为物体固有的功能造成了天然运动，外力推动的结果产生了悖逆（违背正道）运动，一旦外力消失，运动也就停止现在看来，亚里士多德的观点当然大部分是错误的，但他的这些观点却统治了西方达二千年之久伽利略是第一个从根本上认真批判亚里士多
15、德观点的科学家在动力学方面，伽利略提出并论证了不受加速或减速因素作用的物体将保持其运动速度不变这一重要思想，这思想也就是后来称为“惯性定律”的基本内容但由于伽利略对力尚无明确的概念，他对惯性定律的理解是不完全的经典力学的奠基人牛顿在1687年发表的自然哲学的数学原理一书中全面总结了伽利略等人和他本人的研究成果，把考察物体周围所有的物体群（环境）对该物体的作用归结为力，而该物体则在力的作用下按一定的规律运动显然，牛顿对宇宙万物的运动及其原因的解释比亚里士多德更加科学、合理学习牛顿第一定律不只要明白定律本身说的是什么，还要了解人类进行探究的历史，教材对此做了比较详细的介绍这种处理源于教材对过程与方
16、法的重视教学中要注意以下几点：1本章的重要物理思想理想实验牛顿第一定律是无法用实验来证明的，因为世界上不存在完全不受其它物体作用的“孤立”物体在学生了解了亚里士多德的观点后，可以先演示气垫导轨实验，让学生观察有阻力和阻力很小时两种情况下物体的运动，由学生通过观察，讨论、分析物体运动情况不同的原因再让学生思考：如果你是伽利略，你将用什么方法证明亚里士多德的观点是错误的？学生会想出许多减小摩擦的方法，从学生的设想中逐渐将理想化的方法渗透到教学中教材描述了伽利略设想的物体沿斜面下滑的理想实验和推论伽利略对斜面上物体的运动进行了研究，从而得出了不受加速或减速因素作用的物体将保持其运动速度不变的结论他在
17、两门新科学的谈话一书中说：“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形，因为在向下倾斜的平面上已经存在一个加速因素，而在向上倾斜的平面上则有一个减速因素由此可见，在水平面上的运动是永久的；因为，如果速度是匀速的，它就不能减小或缓慢下来，更不会停止”应该让学生认识到：理想实验虽然无法实现，却以可靠的事实为依据，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略了次要因素，从而更深刻地反映了自然规律这种把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验，是科学研究中的一种重要方法在物理学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用作为一种抽象思维的
18、方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出不能直接从实验中得出的重要结论通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型在物理学发展过程中的作用，是课程标准的一个重要目标因此，教学中要与学生一起，分析好伽利略的理想实验，体验理想实验的魅力，使学生在思维能力上有一个飞跃在情感态度与价值观上，牛顿第一定律的教学能发展学生对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦，培养学生具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，还可以通过一些实例，培养学生具有判
19、断大众传媒有关信息是否科学的意识2牛顿第一定律的意义（1）第一定律提出了“惯性”和“力”两个重要概念第一定律又称为惯性定律第一定律指出：一切物体在不受外力时具有“总保持匀速直线运动状态或静止状态”的性质，这就是惯性但惯性和惯性定律是两码事一切物体都具有惯性惯性是物体的固有属性，惯性是一种“本领”，是物体“抵抗运动状态变化”的“本领”，与物体的运动状态或受力情况无关有的学生往往认为，物体的速度越大，越难停下，惯性也越大，或者物体受力越大，惯性也越大解决这些问题，是教学的一个难点对这些问题，一方面要让学生弄清什么叫惯性，另一方面可以设计一些问题，举些实例进行辨析，例如：关于惯性大小和速度无关的问题
20、，可以让学生讨论：怎样比较两辆速度不同的汽车运动状态改变的难易程度？再如，子弹的速度很大，但打入厚水泥墙就会很快停下，可见，惯性的大小不能根据物体运动速度的大小来判断让学生通过讨论知道，在外力相同的情况下，质量大的物体，运动状态难改变，惯性大；质量小的物体，运动状态容易改变，惯性小，由此得出结论：质量是物体惯性大小的量度学习了牛顿第二定律以后，还可以对上述结论定量地加以说明可见，对惯性的认识也有一个循序渐进的过程人们对力的认识，最初是与推、拉、举等动作中的肌肉紧张相联系的伽俐略通过对斜面上物体的运动的研究，得出了不受加速或减速因素作用的物体将作匀速直线运动的结论牛顿则将这种加速或减速因素明确地
21、称为“力”第一定律给出了力的定性定义，提出了力是迫使物体改变静止或匀速直线运动状态的一种作用，这就使力的范畴从仅限于肌肉力、弹性力、摩擦力扩展到引力、磁场力等，大大地拓宽了力的范围（2）第一定律提出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因长期以来，人们往往根据直觉认为，物体的运动需要力来维持第一定律彻底打破了人们的传统观念，指出了力是改变物体运动状态的原因，定性地揭示了力和运动的关系有的学生往往看到物体在运动，就认为物体一定受到力的作用，力的方向跟物体的运动方向相同，一旦撤去了力的作用，物体就会停止运动可以让学生一起讨论、分析：什么叫做“运动状态的改变”？“运动状态的改变”包括哪
22、几种情况？原来静止在水平面上的物体，受到推力的作用就开始运动，物体从静止变为运动，运动状态是否发生了变化？运动状态发生变化的原因是什么？物体在匀速运动时，除了受到推力作用外，实际上还受到什么力的作用？它受到的合力多大？撤去推力后物体就会逐渐停下，在逐渐停下的过程中，物体是否真的不受力？如果没有摩擦力和推力，物体是否会停下？教科书采用了一些贴近学生的生活实例，例如冰壶球的照片，关于惯性参考系的卡通图片等等，这些情景设置增强了学生感性的认识，通过“见物说理”使学生能在教师设置的问题情景中展开讨论和探究还可以让学生举例说明自己对力和运动关系的认识通过讨论，使学生进一步认识到，力不是维持物体运动的原因
23、，而是改变物体运动状态的原因需要指出的是，有些人在讨论单个物体的运动时也常说物体所受的“外力”、“合外力”如何，言下之义，还有内力然而，对于内力、外力并无定义其实，对于质点，无所谓内力、外力，这种用法并不准确因此教材只用物体所受的“力”、“合力”等说法，只在讨论动量的时候（选修35）才区分内力与外力，那时候将对内力与外力给出定义第二单元 2 实验：探究加速度与力、质量的关系 3 牛顿第二定律 4 力学单位制本单元通过实验探究加速度与力、质量的关系，得出牛顿第二定律，最后讨论了力学单位制问题1关于探究实验探究性实验是以获取物理新知识为目的的教学方式，要求学生在对有关物理规律毫不知情的情况下，自己
24、确定研究课题，设计实验方案，选择实验器材，分析实验数据，最后得出结论，难度相当高给学生一定的自由度但又不撒手不管，这是提高学生实验和探究能力的较好途径新教材通过实验探究加速度与力、质量的关系，没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，但是给出了实验的基本思路 教学中特别要注意“重过程”而不是“重结果”可以在复习牛顿第一定律的基础上，先作些铺垫，让学生知道物体运动状态改变的快慢可以用加速度表示，而加速度的大小与物体受力的大小和物体的质量有关可以让学生讨论：（1）什么是物体运动状态的改变? 物体运动状态改变的快慢可以用什么物理量表示？ （2）物体运动状态的改变的原因是什么？物体的加速度跟什么因素有关
25、？（3）物体运动状态改变的快慢除了跟力有关外，还和哪些因素有关？在讨论中，还可以让学生通过实例，定性得出物体的加速度与力和质量这两个因素的关系，然后制定实验方案基本思路是控制变量法学生在初中已经接触过控制变量法，难度应该不大难度在于怎样测量（或比较）物体的加速度；怎样提供和测量物体所受的恒力；怎样通过分析实验数据得出结论第个问题测量（或比较）物体的加速度，教材介绍了三种方法：（1）直接测位移和时间，用公式计算；（2）用打点计时器打纸带测量；（3）用质量不同的两辆小车同时做初速度为0的匀加速运动，测出它们在相等时间内的位移，则位移之比就是加速度之比，即教学中应鼓励学生讨论各种方法，由学生作出评估
26、，然后归纳出可行的方案有条件的学校应鼓励学生用不同的方法探究实验，定量得出加速度和小车质量的关系，然后交流汇报、对实验的可靠性进行评估，这样效果更好第个问题怎样提供和测量物体所受的恒力，首先要知道，这个恒力是指物体受到的合力其次，用教材推荐的方法时，可以告诉学生，若忽略摩擦力，在小盘和砝码的重力作用下，作匀加速运动的物体不仅仅是小车，还有小盘和砝码本身，因此，只有在小盘和砝码的质量远小于小车的质量时，才能将盘和砝码的重力大小看作是使小车作匀加速运动的合力的大小，这样，就不必测量盘和小车间细绳的拉力大小了第个问题怎样通过分析实验数据得出结论这个实验又一次要求用图象处理数据，即用曲线拟合测量点，找
27、出规律在旧教材中，在描点之后往往说，“用一条直线（或曲线）连接这些点”为什么要用直线（或曲线）而不用别的曲线？因为在过去的实验中我们都已经知道，坐标系中的两个物理量之间的关系就是直线（或某种曲线）关系这是验证性实验的做法在这个探究实验中，由于事先并不知道加速度随质量或力变化的规律，也就是说不知道图象是一条什么曲线这种情况下我们只能根据测量后所描点子的分布和走向，尝试用某条曲线来“拟合”这些测量点这是探究性实验中常用的方法比过去麻烦的是，从最初的图象看，a与m的关系不是简单的线性关系，这就要尝试作出、甚至等的图象，寻找合适的拟合曲线要让学生讨论，纵坐标和横坐标分别表示什么物理量，才能使图象比较直
28、观如果用计算机来拟合就会方便得多，应该鼓励学生试一试 值得注意的是，这节课所做的工作不能叫做“探究牛顿第二定律”牛顿定律不是通过一两次实验就能探究出来的，它是大量事实的总结，包括对天体运动的总结，而它的正确性更是由于其预言与事实的一致性才得到确认按照教材的参考案例进行实验时，要注意：（1）铁夹的口要宽、弹力要大些（2）小车后的尼龙绳可略粗些，在绳上可抹些松香以增大绳子与铁夹间的摩擦力，以便使小车很快停住（3）可以将木板架成有适当倾角的斜面，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，以减小误差要充分发挥探究性实验的作用，首先要保证让学生有足够的时间去探究，去操作，决不能搞形式、走过场，或者直接把结
29、论告诉学生真正要让学生通过探究实验，学习科学探究的方法，体验科学探究的乐趣，领悟科学探究的思想和精神，同时使学生感受到图象法的直观美2牛顿第二定律教材通过通过实验探究加速度与力、质量的关系后，给出了牛顿第二定律Fkma，再进一步说明k的数值跟F、m和a所选择的单位有关这是教学中的难点如果取k1，当物体的质量m1 kg，受到某个力F的作用后，得到的加速度为a1 m/s2，那么，这个力F的大小就定义为“1个单位的力”，也就是说，力的单位是kgm/s2后人为了纪念牛顿，就把kgm/s2叫做“牛顿”，即1 N1 kgm/s2，也就是说使质量为1 kg的物体产生1 m/s2那么大的加速度的力的大小是1
30、N这样，牛顿第二定律就可以表达为Fma这种简单的形式了运用牛顿第二定律Fma解决问题时，要向学生指出F、m和a的单位必须分别为N、kg和m/s2，即国际单位制（国际代号SI）的单位可以补充一些基本训练，让学生进一步理解牛顿第二定律，例如：判断以下说法是否正确，并说出理由：（1）受力越大的物体，加速度也越大（2）质量越小的物体，加速度就越大（3）物体受力越大，速度就越大（4）物体受力越大，速度的变化量就越大（5）某一物体受力越大，速度的变化就越快（6）同样大小的阻力分别作用在速度相等的载重卡车和小轿车上，小轿车容易停下来最后一个问题可以使学生进一步理解“质量是物体惯性大小的量度”教材选用了两个例
31、题，例题1选取的是从物体的运动状态确定受力，以及从受力情况确定物体的运动状态的问题这是将运动学与动力学相结合的典型问题因此，教学中要引导学生重视题目的分析过程，同时，注意理解运算过程中同一直线上力的合成运算以及加速度的正、负号的含义例题2选取的是已知作用在物体上的两个力，求物体的加速度问题目的是：（1）让学生理解这个加速度是由作用在物体上的合力产生的要根据平行四边形定则求出合力，然后再根据牛顿第二定律解出运动物体的加速度值（2）训练学生学会怎样建立坐标系，如何恰当地选择坐标轴的方向能够使问题简化等本题实际上引入了“正交分解法”，教学中应作适当铺垫教材中的“说一说”怎样解释“质量不同的物体，自由下落时的加速度却是一样的”应该让学生讨论回答“科学漫步”用动力学方法测质量可以扩大学生的科学视野，应当予以重视需要指出的是，教材在牛顿第二定律
