備課人
學科
物理
課題
4.5 牛頓運動定律的應(yīng)用
教學內(nèi)容分析
本節(jié)是應(yīng)用牛頓運動定律解決問題，綜合了前面所學的基礎(chǔ)知識和本章所學的基本規(guī)律，因此本節(jié)具有承上啟下的作用。將牛頓運動定律的應(yīng)用分為兩種類型:一是從受力確定運動情況，即受力情況已知的條件下，判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度和位移。處理這類問題的基本思路是:先分析物體的受力情況求出合力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，再利用運動學的有關(guān)公式求出要求的速度和位移等運動學量。二是從運動情況確定受力，即在運動情況(如物體的運動性質(zhì)、速度、加速度或位移)已知的條件下，求出物體所受的力。處理這類問題的基本思路是:首先分析清楚物體的運動學情況，根據(jù)運動學公式求出物體的加速度，然后在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，利用牛頓第二定律列方程求力。
在本節(jié)的教學中，教師應(yīng)該引導學生體會到加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁和紐帶。在牛頓第二定律公式和運動學公式中，均包含有一個共同的物理量-加速度。因此，求加速度是解決有關(guān)運動和力問題的基本思路，正確的受力分析和運動過程分析則是解決問題的關(guān)鍵。
學情分析
對于學生而言，已經(jīng)在第二章學習了有關(guān)勻變速直線運動的規(guī)律，在第三章學習了各種性質(zhì)的力和受力分析，已經(jīng)初步具備了對運動學和力學問題的分析能力，在這一章學習了牛頓第二定律后，如何將力和運動聯(lián)系起來，應(yīng)該還有不小的挑戰(zhàn)，學生的能力上還有待進一步加強。
教學目標
1.進一步學習分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運動情況進行受力分析。
2.知道動力學的兩類問題，理解加速度是解決兩類動力學問題的橋梁。
3.熟練掌握應(yīng)用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。
4.會利用動力學的觀點處理傳送帶模型
5.會利用動力學的觀點處理板塊模型
教學重難點
1.已知物體的受力情況求物體的運動情況。（重點）
2.已知物體的運動情況，求物體的受力情況。（重點）
3.利用動力學的觀點處理傳送帶模型。（重點難點）
4.利用動力學的觀點處理板塊模型。（重點難點）
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
導入新課
思考與討論：
為了盡量縮短停車時間，旅客按照車門標注的位置候車。列車進站時總能準確的停在對于車門的位置。這是如何做到的呢？
復習與思考：
(1)牛頓第一定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？
(2)牛頓第二定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？
(3)既然力是改變物體運動狀態(tài)的原因，那么力與運動之間存在怎樣的關(guān)系呢？
(4)我們在研究力與運動之間關(guān)系時我們可能遇到哪些問題？對這些問題你認為如何處理呢？
學生討論并回答
學生回顧復習
學生思考力和運動之間的可能關(guān)系
引導學生思考運動和力之間的可能存在的關(guān)系
為引出兩類關(guān)系鋪墊
講授新課
一、從受力確定運動情況
【例題1】運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運動。
（1）運動員以 3.4 m/s 的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g 取10 m/s2。
（2）若運動員仍以 3.4 m/s 的速度將冰壺投出，其隊友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？
二、從運動情況確定受力
【例題2】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為 30°，在5 s的時間內(nèi)滑下的路程為60 m。求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10 m/s2。
思考與總結(jié)：
(1)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要做好哪兩個分析？
(2)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要把力和運動聯(lián)系在一起的橋梁是什么？
(3)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，我們應(yīng)該按照怎樣的步驟解決來解決？
思考與總結(jié)：
1.兩個分析：
(1)過程分析：逐一分析不同過程運動特點，找出相鄰過程的聯(lián)系點。
(2)受力分析：逐過程分析物體受力，注意摩擦力、彈力可能變化。
2.一個橋梁：
3.兩類問題的解題步驟：
三、傳送帶模型
（一）水平傳送帶問題
【例題3】如圖所示，水平傳送帶正在以v＝4.0 m/s的速度勻速順時針轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m＝1 kg的某物塊(可視為質(zhì)點)與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，將該物塊從傳送帶左端無初速度地輕放在傳送帶上(g取10 m/s2)．如果傳送帶長度L＝20 m，求經(jīng)過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．
思考與討論：
(1)物塊輕放在傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？
(2)物塊開始做何種運動？
(3)當物塊的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？
(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？
(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？
(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的v-t圖像？
【拓展與突破】
如果傳送帶長度L＝4.5 m，求經(jīng)過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．
(1)物塊是否可以加速到和傳送帶速度相同，而不掉落傳送帶？
(2)此種情況物塊的運動形式是否和第一種情況相同？
(3)此種情況物體的v-t圖像如何畫？
【例題4】如圖所示，繃緊的水平傳送帶足夠長，始終以恒定速率v1＝2 m/s沿順時針方向運行。初速度為v2＝4 m/s的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶，小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，若從小物塊滑上傳送帶開始計時，求：
(1)小物塊在傳送帶上滑行的最遠距離；
(2)小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間。
思考與討論：
(1)物塊滑上傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？
(2)物塊開始做何種運動？
(3)當物塊的速度向左減為零時經(jīng)歷多長時間？位移多大？
(4)當物塊的速度向左減為零時，物塊是否處于靜止狀態(tài)？
(5)若物塊不靜止，那么它將做何種運動？
(6)從靜止開始，物塊速度和傳送帶速度相同時，經(jīng)歷多長時間？此時位移多大？這段位移與物塊向左運動的位移相比，哪段大？
(7)物塊與傳送帶速度相同后，將做何種運動？再經(jīng)多長時間滑離傳送帶？
(8)若規(guī)定向左為正方向，你是否可以繪制一下物塊的v-t圖像呢？
【拓展與突破】
若初速度為v2＝1 m/s，則小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間？
(1)此種情況小物塊經(jīng)歷的過程是否和第一種情況相同？
(2)你是否能夠做出分析說明，并繪制小物塊的v-t圖像呢？
（二）傾斜傳送帶問題
【例題5】如圖所示，沿順時針轉(zhuǎn)動的傳送帶AB，長，與水平面的夾角，速度恒為。在傳送帶底端A處無初速度釋放一質(zhì)量的物體，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)。求：
（1）木塊放上傳送帶瞬間的加速度大?。?br>（2）后物體的速度大??；
（3）物體從A運動到B的時間。
思考與討論：
(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？
(2)物體開始做何種運動？
(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？
(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？
(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？
(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的v-t圖像？
【例題6】如圖所示，傳送帶與地面夾角，長度為，傳送帶以的速率逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端無初速度地放一個質(zhì)量為的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。求物體從運動到所需時間是多少？（，，取）
思考與討論：
(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？
(2)物體開始做何種運動？
(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？
(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物體是否還受傳送帶的摩擦力？
(5)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力的指向哪個方向？
(6)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？
(7)你是否可以畫一下物體在這個過程的v-t圖像？
【拓展與突破】
若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，思考如下問題：
(1)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力？
(2)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？
(3)你是否可以畫一下物體在這個過程的v-t圖像？
思考與討論：
你認為當我們遇到傳送帶類問題時，應(yīng)該注意哪些問題？
四、板塊模型
（一）無外力板塊模型
【例題7】如圖所示，質(zhì)量M=8.0kg的薄木板靜置在光滑水平地面上，質(zhì)量m=2.0kg 的小滑塊（可視為質(zhì)點）以速度v0=5.0m/s 從木板的左端沖上木板，恰好不滑離木板．已知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20 ，重力加速度g取10m/s2 ．求
（1）分別求出小滑塊和薄木板的加速度大?。?br>（2）薄木板的長度。
思考與討論：
(1)小滑塊沖上木板后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？
(2)小滑塊和木板各做何種運動？
(3)小滑塊恰好不脫離木板，需要的條件是什么？
(4)你能否畫一下小滑塊和木板運動的過程簡圖，并標注出二者的位移關(guān)系？
（二）受恒定外力板塊模型
【例題8】如圖所示，質(zhì)量的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力，當小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質(zhì)量為的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)，小車足夠長。（?。┣蟆?br>（1）小物塊放后，小物塊及小車的加速度各為多大？
（2）經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？
（3）從小物塊放上小車開始，經(jīng)過小物塊通過的位移大小為多少？
思考與討論：
(1)小物塊放后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？
(2)小物塊和小車各做何種運動？
(3)經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？
(4)小物塊和小車共速后，小物塊是否繼續(xù)以原來的加速度做加速運動？
(5)如何判斷小物塊和小車共速后的運動形式？
（三）板塊模型的三個基本關(guān)系
加速度關(guān)系
如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對運動，可以用“整體法”求出它們一起運動的加速度；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對運動，應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊與木板運動的加速度。應(yīng)注意找出滑塊與木板是否發(fā)生相對運動等隱含條件
速度關(guān)系
滑塊與木板之間發(fā)生相對運動時，明確滑塊與木板的速度關(guān)系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應(yīng)注意當滑塊與木板的速度相同時，摩擦力會發(fā)生突變的情況
位移關(guān)系
滑塊與木板疊放在一起運動時，應(yīng)仔細分析滑塊與木板的運動過程，明確滑塊與木板對地的位移和滑塊與木板之間的相對位移之間的關(guān)系
五、課堂練習
學生典例解析
學生典例解析
學生通過典例解析總結(jié)討論
學生識記記錄
學生識記記錄
學生識記記錄
學生根據(jù)6個問題討論解析，展示答案
學生解析并回答
學生解析并回答
學生解析并回答
學生解析并回答
學生解析并回答
學生解析并回答
學生討論總結(jié)
學生解析并回答
學生解析并回答
學生識記記錄
學生練習
通過例題1引導示范如何處理第一類關(guān)系
通過例題2引導示范如何處理第二類關(guān)系
引導學生通過典例總結(jié)反思、培養(yǎng)獨立解決問題能力
明確兩個分析
明確一個橋梁
明確解題步驟
讓學生明確如何分析受力和做何種運動
明確過程的分析
明確物體和傳送帶速度相等時，摩擦力的突變
根據(jù)對過程的分析，讓學生會畫v-t圖像
讓學生明確傳送帶長度對運動過程的影響
讓學生明確過程的分析
讓學生注意速度為零的狀態(tài)是物體轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵狀態(tài)
物體的初速度和傳送帶的速度大小對物體向右的運動有影響
對于物體向右的運動與原例題做比較，找差異
(1)讓學生明確如何分析受力和做何種運動
(2)明確過程的分析
(3)明確物體和傳送帶速度相等時，摩擦力的突變
(4)根據(jù)對過程的分析，讓學生會畫v-t圖像
(1)讓學生明確如何分析受力和做何種運動
(2)明確過程的分析
(3)明確物體和傳送帶速度相等時，摩擦力的突變
(4)根據(jù)對過程的分析，讓學生會畫v-t圖像
在速度相等時，與原例題做比較，物體的運動狀態(tài)是否相同，分析產(chǎn)生不同的原因
總結(jié)傳送帶問題研究的關(guān)鍵點
(1)讓學生學會如何做受力分析求加速度
(2)兩個物體運動形式如何分析
(3)物塊和木板速度相等是不脫離的關(guān)鍵 條件
(4)讓學生學會畫過程簡圖，明確位移關(guān)系
(1)讓學生學會如何做受力分析求加速度
(2)兩個物體運動形式如何分析
(3)物塊和木板速度相等是不脫離的關(guān)鍵 條件
(4)讓學生學會畫過程簡圖，明確位移關(guān)系
明確三個解題關(guān)鍵關(guān)系
鞏固提高
課堂總結(jié)
板書設(shè)計
§4.5 牛頓運動定律的應(yīng)用
兩類問題
兩個分析：受力分析和過程分析
一個關(guān)鍵：加速度
傳送帶模型
關(guān)鍵一：物體速度和傳送帶速度關(guān)系
關(guān)鍵二：傳送帶長度
板塊模型
作業(yè)設(shè)計
教學反思與評價

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5 牛頓運動定律的應(yīng)用

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