物理学中的统一路，实际上追求的是一种简约之美。
把复杂的事情简单化，是一种本领和智慧。简约并不简单，中国清代书画家郑板桥，在书斋中挂了一幅自写的对联“删繁就简三秋树，领异标新二月花”，以此表明他的书法及文学理念，主张以最简练清晰的笔墨、不同凡响的思想，表现出最丰富的内容。14 世纪，在英格兰的一个村庄奥卡姆有一位叫威廉的逻辑学家，此人流传下来一句脍炙人口的话：“Entities should notbe multiplied un necessarily”（“如无必要，勿增实体”），意思是说，删除一切没必要的多余“实体”，留下最少的，这被称为“奥卡姆剃刀原理”。
物理学家的“统一”，归纳起来有3 个方面：一是物理规律的统一；二是物质本源的统一；三是相互作用的统一。
对于理论物理，奥卡姆原理最好的表述是：当你面对着导致同样结论的两种理论，选择那个最简单的，实体最少的。物理统一理论中的实体，可被理解为基本规律、粒子和作用力。也就是说，统一，就是用最少数目的物理规律来描述自然现象；用最少数目的“不可分割基本粒子”来构成所有的物质；用最少种类的“力”来描述物质之间的相互作用。
牛顿曾经感叹地说过：“我能计算天体运行的轨道，但无法计算人类的疯狂。”“奥卡姆剃刀”原则也许难以描述多变的社会现象及复杂的人性，但将其用于科学中的优越性却毋庸置疑。几百年来，这一原理在科学上得到了广泛应用，从牛顿的万有引力到爱因斯坦的相对论，再到如今的标准模型，漫长延绵的统一路上，“奥卡姆剃刀”已经成为重要的科学思维理念。
然而，物理学中的统一理论，是随着时间而变化的。科学发展的不同历史时期，会有不同意义下的不同“统一理论”，它们犹如在一条曲折流逝的河流中，一定位置出现的一片片平静的港湾。
回头看历史，牛顿创立的经典力学，无疑是物理史上第一片港湾。
牛顿有过如此一段名言：“将简单的事情考虑复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得简单，可以发现新规律。”这句话描述了牛顿做物理、数学的基本思想方法，前半句说的是科研中的具体过程，后半句则代表了他对物理理论规律追求“统一”的奥卡姆剃刀原则。牛顿发明微积分是前者，总结建立力学定律则是后者。
当年，牛顿痴迷于思考二项式展开的数学问题。数学前辈笛卡尔认为其展开后的项数有无穷多，太复杂了，而人的大脑是有限的，不应该去思考这种与无穷有关的复杂问题。可牛顿偏偏迷上了这个由无穷多项求和的复杂概念，这个概念又引导牛顿进一步考虑无限细分下去而得到的无穷小量。他将这无穷小量称为“极微量”，也就是现在所说的“微分”。牛顿发明的微积分为数学、物理乃至其他科学技术开拓了一片崭新的天地。
牛顿之前的物理学，已经有了许多独立的、貌似互不相关的物理定律。牛顿将地球吸引苹果下落的力与太阳牵引月亮绕其旋转的力统一在一起，结合胡克发现的平方反比率，发现了万有引力定律。他将伽利略的.惯性原理总结成牛顿第一定律，首先定义了不受外力作用的惯性参考系；然后，再将“惯性”的概念推广到外力不为零的情形，提出非零的力将使物体产生非零加速度，这个加速度与外力成正比，与物体内在的惯性质量成反比。因此，牛顿第二定律将力、加速度、惯性质量三者之间的关系，总结统一在一个简单的数学公式（F=ma）中，迈出了将运动学发展为动力学的关键性一步，建立了物体在力的作用下的运动规律。接着，牛顿又在第三定律中，提出了任何力都是成双出现的，这两个力总是大小相等、方向相反，称之为“作用与反作用”。
与那些“孤立”定律不同的是，牛顿三大定律所描述的是“所有”物体在力的作用下的运动规律，他将物体的大小、形状、质地、软硬之类不重要的具体性质通通砍去，只留下一个“质量”。牛顿是第一个认识到这些零零落落的孤立定律之间深刻的内在联系的，他将这些分散的“支流”汇总在一起，完成了物理学上的第一次理论统一。
场论的思想，则始于麦克斯韦和法拉第的电磁场理论。麦克斯韦大刀阔斧地挥舞奥卡姆剃刀，剃去冗余重复的部分，加上必要的新概念，最后将它们高度凝聚提炼简化为4 个对称而漂亮的矢量方程式，将电、磁、光三者“统一”于一个经典场中。
爱因斯坦在建立狭义相对论时留下两条他认为必要的实体——相对性原理和光速不变。后来，他将相对性原理扩展，用等效原理将引力质量和惯性质量等同起来，将引力效应与时空几何统一起来，建立了广义相对论。
物理学家们从20 世纪80 年代开始建立的“标准模型”，是统一路上的一个重要成果。标准模型建立在杨-米尔斯规范场理论的基础上，将目前物理实验能量能够达到的微观世界最小层次的物质结构和相互作用，统一于61 种基本粒子。该理论所预言的数种粒子在实验中均被陆续发现，2012 年发现的最后一个基本粒子——希格斯粒子为这个理论贴上了一个醒目的标签。
尽管标准模型取得了一定的成功，但也发现它与少量的实验结果不相符。并且，它将引力抛弃在外，因此人们并不认为它能够作为将来所谓“终极理论”的候选者。此外，现有的物理理论也无法解释宇宙学领域传来的有关暗物质、暗能量的新信息。
20 世纪初物理界的两场革命，带给了我们相对论和量子理论。如今，物理学需要新一轮的革命，将两者结合统一在一起。这种微观和宇观的统一，是否能为物理学以及其他科学的统一之路，开辟出一条新的捷径？相信科学家们将继续努力，让我们期待欣赏大自然更高一层次的“简约之美”！
一、教学内容
力产生瞬时效果，一是形变，一是产生运动状态的改变，即产生加速度。必修本第一册第一章第三节已经定性地介绍了力的形变效果，并定量地给出了弹簧的弹力与形变的关系。本节“牛顿第二定律”则是定量地研究力和加速度的关系。由于高中力学部分是由牛顿定律为基础所构建的体系，在牛顿三定律中，牛顿第二定律为核心内容。教材第二节“物体运动状态的改变”起到了承上启下的作用，承上，使学生加深了对牛顿第一定律的理解，启下，通过实例定性地了解了牛顿第二定律。本节通过实验定量分析，得出牛顿第二定律。教材中使用了三个变量，通过控制变量法，来研究物理规律，即先保持一个量不变去研究另两个物理量间的变化关系，然后再保持另外一个量不变，研究另两个量间的变化关系。然后把前面综合起来就可以得到三者之间的关系，这是一种非常重要的研究方法，在以后的知识如电容、电阻等内容都会用到此法。是培养学生能力的好材料。
教材在用实验研究a、F、m三者变化关系时，为简化研究，首先只研究受单个力作用的情况，然后运用了前面力的合成的知识来解决受多个力的情况，并把初中及高中前面所学的物体处于平衡状态归为牛顿第二定律的特殊情况，这样做让学生进一步加深对力的合成的等效性的理解，知识更加系统化，有利于学生系统地把握牛顿第二定律。
本节内容是本章的重点内容，也是整个力学部分的重点内容，乃至整个高中物理的重点，它所解决问题方法及思路常用于热学、电学等的问题的研究中。
本节的重点是理解并运用牛顿第二定律，难点是定律的物理内涵。
应当指出的是，本节实验是小车放在光滑的水平面上做这个实验。大家知道光滑的水平面是不可能找到的，故在实际的实验中，需要采用倾斜平面以平衡小车所受木板的摩擦力或气垫导轨来做实验，这样的操作既增加了操作演示实验的难度，又增加了学生理解实验的难度。为了更好地解决好这个问题，在本课时中，可以采用计算机来模拟这个实验，如利用金科龙公司的《仿真物理实验室》软件制作小车受力的运动动画课件来模拟小车的运动来研究a、F、m三者间的关系。实践证明这样做的效果很好，有效地降低了本节的难度，待学生有了一定的基础后，然后再回过头来理解为什么此处第一次不用实物来做，用实物又该怎么来做，进一步巩固了对牛顿第二定律得出的科学思想和科学研究方法。
二、教学目标
根据教学大纲的要求、教材的'具体内容和高中一年级学生的认知特点，拟制定以下教学目标：
1、知识目标：能根据实验结果，推出a、F、m三者间关系，理解并掌握牛顿第二定律的内容及数学表达式，力的单位N的定义。
2、能力目标：能理解在多个力作用下牛顿第二定律表达式，初步掌握运用牛顿第二定律求解问题方法及步骤，在具体运用中能注意牛顿第二定律的瞬时性、矢量性。
3、思维品质目标：使学生学会并掌握运用控制变量法研究多个物理量间关系，以及通过等效观点来求解问题的方法。
三、教学方法：
1、实验引导探索式：物理考试大纲明确要求学生的五种能力：即理解、推理、综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及实践能力。而本节正好是培养这些能力的好教材，故采用实验引导探索式，在实验中，教师在关键步骤上作出恰当的引导，得出在m一定时，a与F成正比，F一定时，a与m成反比，进而引导学生得出牛顿第二定律，然后推广应用到多个力作用下a、F、m三者的关系和物体处于平衡状态的情况。
2、讲练结合式：在讨论应用牛顿第二定律求解问题应注意的几个问题时，让学生分析问题，教师注意随时发现学生中出现的问题，或有意给出错误答案，及时组织学生分析产生错误的原因，注意将学生的主体性与教师的主导性有机地结合起来，及时强化有关知识，提高掌握知识的准确性。
四、教学程序：
1、新课的引入
（1）回顾上节内容，上节定性得到a既与F有关，也与m有关。进而提出三者间到底有什么定量关系？引导学生大胆猜测，提高学生的参与意识与学习兴趣。
（2）介绍研究三个变量问题的研究方法——控制变量法。
（3）研究方案：利用实验。（本处用计算机模拟实验来得到有关数据，并得出结论。
2、m一定时，a与F的关系。
（1）、实验装置：交代清楚实验装置，研究对象及外力的施加。
（2）、如何保持质量一定：利用两个质量相同的小车来做实验。
（3）、如何测定加速度？根据初速为0的物体运动规律，在t相同的情况下，a∝s，通过测s来达到测a的要求。
模拟实验一：小车质量均为0.1kg，小车1受0.1N的拉力，小车2受0.2N的拉力，同时开始运动，观察任一段时间内的两小球的.位移关系，并根据实验得出结论：a∝F。
{例题1}、P89-ex2（1）
3、F一定时，a与m的关系。
模拟实验二：两小车均受0.1N的拉力，小车1质量为0.1kg，小车2质量为0.2kg，同时开始运动，观察任一段时间内的两小球的位移关系，并根据实验得出结论：a∝1/m。
{例题1}、P89-ex2（3）
4、牛顿第二定律
综合上述两个实验结果，得出a、F、m三者间的关系，进而介绍牛顿第二定律。
（1）内容：A、文字表述：B、数学公式C、力的单位N的定义
（2）理解： A、矢量性 B、瞬时性
（3）、应用
A、多个力作用下的牛顿第二定律 B、平衡状态是牛顿第二定律的特殊情况
{例题3}、p89-ex2-5
5、小结本节内容
本节在前一节定性研究a、F、m三者关系的基础之上，运用实验结果得出了三者的定量关系，即牛顿第二定律，在理解的基础之上进行了简单的运用，本节重点应放在对定律的理解上，而定律的运用则在以后的练习中逐步深化。
6、布置作业p89-ex2(2)、(4)
五、板书
1、研究方案：利用实验。
2、m一定时，a与F的关系。a∝F。
3、F一定时，a与m的关系。a∝1/m。
4、牛顿第二定律
（1）内容：A、文字表述：B、数学公式：a∝F/m。F=ma
C、力的单位N的定义:1N=1kg.m/s2
（2）理解：矢量性瞬时性
（3）应用：多个力作用下的牛顿第二定律
平衡状态是牛顿第二定律的特殊情况
5、作业p89-ex2(2)、(4)
一、教材分析
1、地位和作用
牛顿运动定律是力学知识的核心内容.将牛顿运动定律与运动学知识结合可推导动量定理、动能定理、动量守恒定律和机械能守恒定律;将牛顿运动定律与万有引力结合,可研究天体运动规律;此外,牛顿运动定律在电磁学、热学中也有广泛的应用。因此,牛顿运动定律实际上几乎贯穿了经典物理学的全部内容。在历年的高考中,单纯考查牛顿运动定律的题目并不多见,主要是牛顿第二、第三定律与其他知识的综合应用,因此牛顿运动定律并不是作为一个单独的知识点,而是作为一个知识基础体现在历年的高考试题中。牛顿运动定律的综合应用问题是经典物理学的核心内容，是高考的重点和难点，本部分内容的考题突出了与实际物理情景的结合，出题形式多以大型计算题的形式出现，从近几年的高考形式上来看，2009年上海物理卷第22题、海南卷第15题、江苏卷第13题、安徽卷第22题、山东卷第24题、08年上海单科卷第21题、海南卷第15题，07年海南卷第16题均以计算题的形式出现。
总之，牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律，是动力学的基础；本节复习课是力的知识，运动学知识和牛顿运动定律分析解决动力学问题的一般思路和方法，为学生学好整个物理学奠定基础。
以提高全体学生的科学素质，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，按照教学大纲要求，结合新课程标准，提出如下三维教学目标：
2、教学目标：
（1）知识与技能：知道已知受力情况求解运动情况的解题 方法，进一步学习对物体进行正确的受力分析，培养学生分析问题和总结归纳的能力，培养学生应用所学知识解决实际问题的能力。
（2）过程与方法：
通过例题变式学生探究，培养学生发散思维和合作学习的能力，通过例题示范让学生学会画受力分析图和过程示意图，培养学生分析物理情景构建物理模型的能力。
（3）情感态度与价值观：
通过问题探究培养学生主动自主学习，受到科学方法的训练，养成积极思维，解题规范的良好习惯；让学生体会到生活中处处蕴含着物理知识，从生活走向物理，再从物理走向社会，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。
3、 重、难点
（1）本节为复习课，重点内容是选好例题，讲清已知受力情况求运动情况的方法。
（2）应用牛顿运动定律解题重要的是分析过程，建立情景，抓住运动情况，受力情况和初始条件，依据定律列方程求解，但学生往往存在重结论，轻过程，习惯了套公式得结果所以培养学生良好的解题习惯，建立掌握方法是难点。
二、学情分析
根据学生的实际需要来处理教材，让课堂围绕学生转此前学生已有力的初步知识，运动学规律，简单的受力分析，矢量运算法则，牛顿第二定律，本节将这些知识综合应用解决，已知受力情况求解运动情况问题，培养学生科学分析方法和良好思维的能力。
学生在涉及到不在一条直线上的多个力的合成可能是本节学习的关键，应加以突破。当物体经历一个较复杂的物理过程，建立物理情景构建物理模型，解决问题的思路是学生学习的.障碍。
三、教法分析
本节将采用实例分析法、归纳法和讲练结合法，通过例题变式总结受力分析的方法，让学生能够正确快速的对研究对象进行受力分析。通过例题变式培养学生多角度、全方位的思维品质，达到举一反三，触类旁通。通过例题归纳解决已知受力情况求运动情况的解题程序，让学生逐步习惯于时间题 先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔，并养成画情景图的良好习惯。最大限度调动学生积极参与教学活动，充分体现“教为主导，学为主体”的教学原则，本节采用引导学生自主探究，充分调动学生学习的积极性和主动性。
四、学法指导
学生是课堂教学的主体，现代教育更重视在教学过程中对学生的学法指导，本节课的教学过程中要注意引导学生自主探究，调动课堂气氛，赞赏学生提高各种问题，让学生在课堂中能感受如何发现问题，并更多地体会成功的喜悦。鼓励学生动手画物体受力示意图，运动情景示意图，构建物理模型以达到培养学生抽象思维能力的目的。
五、教学程序
教学过程
一、引入新课
通过前面几节课的学习，我们已学习过了牛顿运动定律 ，本节课我们就来学习怎样掌握运用牛顿运动定律解决动力学问题方法。牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系。因此，应用牛顿第二定律即可解答一些力学问题。 我们通过以下例题来体会应用牛顿第二定律解题的思路、方法和步骤。
二、教学过程设计
(一)知识要点回顾与梳理
3．运用牛顿第二定律对超重和失重现象中的物体进行分析
超重状态：
F-mg=ma , F=mg+ma , F>mg
失重状态：
mg- F =ma , F=mg-ma , F 可见，在超重和失重现象中，物体实际重力并没有发生改变。改变的是外界对物 体的压力（或拉力），即物体的“视重”发生变化。 即视重＜实重──物体处于失重状态 ； 视重＞实重──物体处于超重状态 (二)知识要点针对性训练题 （三）、类型例题解题思路探究 （四）、类型题解题方法总结 （五）、类型例题变式训练 （六）、课堂小结与作业布置 1、超重与失重状态的分析小结 在平衡状态时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大小等于物体的重力． 当物体的加速度竖直向上时，物体对支持物的压力大于物体的重力，由F－mg=ma得F=m（g＋a）>mg，这种现象叫做超重现象； 当物体的加速度竖直向下时，物体对支持物的压力小于物体的重力，mg－F=ma得F=m（g－a） 特别是当物体竖直向下的加速度为g时，物体对支持物的压力变为零，这种状态叫完全失重状态． 2、动力学的两类基本问题 1）、已知物体的受力情况求物体运动中的某一物理量：应先对物体受力分析，然后找出物体所受到的合外力，根据牛顿第二定律求加速度a，再根据运动学公式求运动中的某一物理量． 2）、已知物体的运动情况求物体所受到的某一个力：应先根据运动学公式求得加速度a，再根据牛顿第二定律求物体所受到的合外力，从而就可以求出某一分力． 综上所述，解决问题的关键是先根据题目中的已知条件求加速度a，然后再去求所要求的物理量，加速度象纽带一样将运动学与动力学连为一体． 3、作业布置 : <<创新设计>>
