?人教版高中物理必修1教學(xué)設(shè)計

課題
牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用
單元
4
學(xué)科
物理
年級
高一
教材分析
牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用是必修一第四章中的第五節(jié)，牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，它在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用.本節(jié)課是從應(yīng)用角度學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律，牛頓運(yùn)動定律是力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的橋梁。實(shí)際應(yīng)用中有兩類，從“力學(xué)岸”到“運(yùn)動岸”，還是相反過河，必須過“牛頓運(yùn)動定律”這座橋。在力學(xué)主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐標(biāo)系，主要學(xué)習(xí)兩大類問題：
1、 已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動情況；
2．已知物體的運(yùn)動情況，求物體的受力情況。
3.掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決問題的基本思路和方法。本節(jié)內(nèi)容是對本章知識的提升，又是后面知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)分結(jié)合物體的運(yùn)動情況進(jìn)行受力分析。
2. 掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題的基本思路方法。
3. 學(xué)會如何從牛頓運(yùn)動定律入手求解有關(guān)物體運(yùn)動狀態(tài)參量和受力情況。
二，過程與方法
通過與實(shí)際生活類比出發(fā)，讓同學(xué)們認(rèn)識牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題
三，情感態(tài)度價值觀
物理觀念：構(gòu)建應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決兩大類問題的物理觀念即：
已知物體的受力情況求運(yùn)動情況
已知物體的運(yùn)動情況求受力情況。
科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生分析、思考、解決問題能力和交流、合作能力。
科學(xué)探究：探究如何從牛頓運(yùn)動定律入手求解有關(guān)物體運(yùn)動狀態(tài)參量和如何根據(jù)物體運(yùn)動狀態(tài)參量的變化求解有關(guān)物體的受力情況。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：初步培養(yǎng)學(xué)生合作交流的愿望，敢于提出與別人不同的見解，也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點(diǎn)。
重點(diǎn)
1. 已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動情況。
2. 已知物體的運(yùn)動情況，求物體的受力情況。
難點(diǎn)
1. 物體的受力分析及運(yùn)動狀態(tài)分析和重要的解題方法的靈活選擇和運(yùn)用。
2. 正交分解法。

教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
導(dǎo)入新課
牛頓出現(xiàn)之前，運(yùn)動學(xué)和力學(xué)是單獨(dú)，沒有交集的兩個領(lǐng)域，自從牛頓出現(xiàn)以后，牛頓三大定律，尤其是牛一和牛二定律成功聯(lián)系著運(yùn)動學(xué)和力學(xué)。所以咱們常常說，牛頓運(yùn)動定律是“運(yùn)動岸”和“力學(xué)岸”中間的橋梁，那下面咱們研究一下這座“橋”。
回憶牛頓運(yùn)動三定律的內(nèi)容

為引出本節(jié)課的內(nèi)容做鋪墊。


講授新課
既然是橋，那么兩岸的人民通過這座橋。有的從“運(yùn)動岸”到“力學(xué)岸”，有的相反，下面咱們一個個研究這兩種情況
一、從“力學(xué)岸”到“運(yùn)動岸；
表示：在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等運(yùn)動學(xué)參數(shù)。
1、基本思路
（1）明確研究對象；
（2）進(jìn)行受力分析，列出平衡方程，并求出合力
（3）根據(jù)牛頓第二定律a=F/m求加速度；
（4）再用運(yùn)動學(xué)公式求所求量。
2、解題的一般步驟
（1）明確研究對象；
（2）進(jìn)行受力分析
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根據(jù)牛頓第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用運(yùn)動學(xué)公式求所求量。
注意：一般情況下F、m、a采用國際單位制單位，解題時寫出方程式和相應(yīng)的文字說明，必要時對結(jié)果進(jìn)行討論。


二、從“運(yùn)動岸”到“力學(xué)岸”；
表示：在運(yùn)動情況已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量。
1、基本思路
（1）先分析物體的運(yùn)動情況；
（2）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求加速度；
（3）用牛頓第二定律F=ma列方程，求出物體受力情況。
2、解題的—般步驟
（1）明確研究對象；
（2）進(jìn)行運(yùn)動分析，由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根據(jù)牛頓第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用運(yùn)動學(xué)公式求所求量。
注意（1）確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動分析，并畫出物體的受力示意圖。
（2）選擇合適的運(yùn)動學(xué)公式，求出物體的加速度。
（3）根據(jù)牛頓第二定律列方程．求出物體所受的合力。
（4）根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力和已知力求出未知力。
由運(yùn)動學(xué)規(guī)律求加速度，要特別注意加速度的方向，從而確定合外力的方向，不能將速度的方向和加速度的方向混淆。
【例題1】機(jī)車質(zhì)量為100 t，設(shè)它從停車場出發(fā)經(jīng)225 m后速度達(dá)到54 km/h，此時，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站。機(jī)車又行駛了15s才停在站上，設(shè)機(jī)車所受的阻力保持不變.求：
（1）機(jī)車所受的阻力；
（2）機(jī)車關(guān)閉發(fā)動機(jī)前所受的牽引力。
【答案】(1) ；(2)
【詳解】
(1)由題知， ，減速過程有


所以機(jī)車所受的阻力大小 。
(2)加速過程，根據(jù)速度位移關(guān)系公式得

解得

由牛頓第二定律得

解得機(jī)車關(guān)閉發(fā)動機(jī)前所受的牽引力

【例題2】光滑水平桌面有一個靜止的物體，質(zhì)量為1kg，在4N的水平拉力作用下開始運(yùn)動。求：
（1）物體運(yùn)動時的加速度大小；
（2）前5s內(nèi)物體的位移大小。
【答案】（1）4m/s2；（2）50m
【詳解】
（1）根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度大小為

（2）物體前5s內(nèi)通過的位移大小為

針對練習(xí)：如圖所示，用的水平拉力，使質(zhì)量的物體由靜止開始沿光滑水平面做勻加速直線運(yùn)動。求：
（1）物體加速度的大小a；
（2）物體在前內(nèi)位移的大小x。

【答案】（1）3m/s2；（2）24m
【詳解】
（1）根據(jù)牛頓第二定律有
a = = 3m/s2
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動位移與時間的關(guān)系有
x = at2 = × 3 × 42m = 24m

知識拓展
牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用——連接體問題 (整體法和隔離法)
先以幾個物體組成的整體為研究對象，由牛頓第二定律求出加速度，再隔離其中一個物體研究，由牛頓第二定律求出兩物體間的作用力。
典型例題：（2018春?楚雄市期中）如圖示，在光滑的水平面上質(zhì)量分別為m1=2kg、m2=1kg的物體并排放在一起，現(xiàn)以水平力F1=14N，F(xiàn)2=2N分別作用于m1和m2，則物體間的相互作用力應(yīng)為( )
A．16N B．12N C．6N D．24N

答案： C
解析：以兩物體組成的系統(tǒng)為研究對象，
由牛頓第二定律得：F2-F1=（m1+m2）a，
解得：

以m2為研究對象，由牛頓第二定律得： F-F2=m2a，解得：F=F2+m2a=2+1×4=6（N）故選：C
本題是連接體問題，涉及多個物體時，首先要靈活選擇研究對象，其次抓住加速度相同的特點(diǎn)，運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解．要知道求內(nèi)力時，必須運(yùn)用隔離法。
課堂練習(xí)
1、如圖，質(zhì)量為5kg的物體，在F＝20N的水平拉力作用下，沿粗糙水平桌面做勻加速直線運(yùn)動，已知桌面與物體間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，則物體在運(yùn)動過程中受到的滑動摩擦力大小為——————加速度大小為——————

答案： 15N； 1m/s2
2．汽車在剎車過程中，下列說法正確的是（　　）
A．汽車對地面的摩擦力大于地面對汽車的摩擦力
B．汽車對地面的摩擦力與地面對汽車的摩擦力大小相等
C．汽車對地面的摩擦力與地面對汽車的摩擦力是一對作用力和反作用力
D．汽車的速度在減小，汽車的慣性也在減小
【答案】BC
【詳解】
ABC．汽車對地面的摩擦力與地面對汽車的摩擦力是一對作用力和反作用力，大小相等，方向相反，A錯誤，BC正確；
D．慣性只和質(zhì)量有關(guān)，故汽車的速度在減小時慣性不變，D錯誤。
故選BC。
3.如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在傾角為30°的斜面上。若不計一切摩擦，物體沿斜面下滑的加速度大小為________；若物體恰好能沿著斜面勻速下滑，則物體與斜面之間的摩擦因數(shù)________。

【答案】5
【詳解】
[1]若不計摩擦，則

故
[2]若物體恰好勻速下滑，則

解得。
4、一個木箱沿著一個粗糙的斜面勻加速下滑， 初速度是零，經(jīng)過5.0 s的時間, 滑下的路程是10m, 斜面的夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)。(g取10 m/s2)

答案：動摩擦因數(shù)：μ=0.48
拓展提高
1一個物體從傾角為的斜面下滑，如果斜面是光滑的，則物體的加速度是________；如果斜面不光滑，而物體剛好能勻速下滑，則物體與斜面間滑動摩擦系數(shù)為________。
【答案】
2、如圖所示，用大小為F的水平恒力，推靜放在光滑水平地面A處的小物塊，推至B處時物塊速度為v，然后改用大小不變、方向相反的力F′推小物塊，則小物塊再次回到B處時的速度大小為——————　，回到A處時的速度大小為—————— v　。

答案： v；√? v
3.在水平桌面上，質(zhì)量為2kg的物體在5N的水平拉力作用下以1 m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)水平拉力增大到10N時，木塊的加速度是__________ m/s2，當(dāng)水平力再減小到2N時，木塊的加速度大小是__________ m/s2，此時加速度方向與滑行方向__________。
【答案】3.5 0.5 相反





總結(jié)從受力確定運(yùn)動情況的基本思路



學(xué)生閱讀解題的一般步驟




















審題、思考
從而得出解決問題的思路和方法














學(xué)生觀察解題過程
































學(xué)生練習(xí)
























總結(jié)從受力確定運(yùn)動情況的基本思路



學(xué)生閱讀解題的一般步驟
















審題、思考
從而得出解決問題的思路和方法







學(xué)生觀察解題過程






















學(xué)生練習(xí)





















學(xué)生練習(xí)





鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力




掌握解題的一般步驟




















鍛煉學(xué)生的分析以及解決問題的能力















通過觀察解題過程，使同學(xué)們知
道該如何解題才規(guī)范。






























鞏固從受力確定運(yùn)動情況的解題過程






















鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力




掌握解題的一般步驟
















鍛煉學(xué)生的分析以及解決問題的能力








通過觀察解題過程，使同學(xué)們知
道該如何解題才規(guī)范。




















鞏固從運(yùn)動情況確定受力的解題思路



















鞏固所學(xué)的知識

課堂小結(jié)
1． 應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類：
2． 一類是已知受力求解運(yùn)動情況；
3． 另一類是已知運(yùn)動情況求解受力。

3．在斜向力作用下，可將該力沿運(yùn)動方向和垂直運(yùn)動方向分解，轉(zhuǎn)化為受水平力的情形。
梳理自己本節(jié)所學(xué)知識進(jìn)行交流
根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。
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版本： 人教版 (2019)

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