《牛顿运动定律的应用》设计

《牛顿运动定律的应用》教学设计教学目标知识与技能1.了解什么是汽车安全运行距离，并会利用匀变速直线运动规律求解汽车安全运行距离，深化对牛顿运动定律的理解和认识。2.会利用匀变速直线运动规律结合牛顿运动定律求解交通事故中的受力问题。3.从牛顿定律角度了解安全带，气囊等装置能减小交通事故伤害的物理道理。过程与方法1.在对问题的探究活动中体会用牛顿运动定律解决问题的一般过程和方法。情感、态度与价值观1.通过创设真实的、富有震撼力的问题情境，激发学生探究问题的热情。2.领会安全行驶的要素，增强安全意识，更加珍爱生命，遵守交通规则。教学重点牛顿运动定律在汽车安全运行中的应用教学难点根据情景选择与其研究对象相适应的物理模型。会根据情况忽略次要因素，利用物理知识分析生活中行车安全问题教学过程导入汽车已经成为了现代社会的主要交通工具，它给人们的日常生活带来了很大的便捷，但同时我们也都知道，随着汽车数量的增加，每年因交通事故而死亡的人数及经济损失都是十分惊人的，2022年，全国共发生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受伤，直接财产损失亿元。这个话题很沉重，今天我们利用所学知识来分析这起交通事故，希望它能够给我们带来一些启示！（板书课题）牛顿运动定律的应用。下面我们来看一起交通事故，事件回放：2022年某某驾驶别克小轿车与三位同事共四人一同前往山西游玩，在高速公路最外侧车道行驶途中发现前面有一辆大货车，当时车速很快（120km/h)，但司机并没有减速而是向右侧打轮驶进应急车道欲强行超车，驶入应急车道后，司机突然发现前方不远处有一辆故障车正在维修，虽采取紧急制动，但还是以60km/h的速度与故障车相撞，造成一人重伤，三人轻伤，小轿车完全报废的重大交通事故。这个事故与我们所学的知识有什么联系？你会从哪些方面进行关注？（学生回答：初速度、加速度、安全距离）如何研究？需要做什么？（一）引导学生建立物理情景，对汽车制动过程进行逐步分析（1）画出运动草图。标出速度、加速度、时间（2）汽车制动过程受什么力？画出受力示意图。（二）求安全距离请大家根据所学的知识，计算小轿车司机发现情况时与故障车相距多远？已知：发现情况时小轿车车速约为120km/h，司机反应时间约，刹车时汽车受到的制动阻力的大小约为汽车重力的倍。(学生活动)教师小结：题型：已知受力求运动方法：加速度是连接力和运动的桥梁，根据受力分析求出合力，应用牛顿第二定律求加速度，选择运动学公式求解相应物理量。本事故中，小轿车司机犯了什么错？（超速，占用应急车道超速），那么故障车司机有错吗？（学生不一定会回答）若要避免车祸的发生，故障车应把警告标志放置在距离来车方向至少多少米处？(学生活动)根据交通安全法第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时，警告标志应当设置在故障车来车方向150m以外1.反应时间：驾驶员接收到停车信号直至做出相应操作所用时间，这段时间里的车行驶距离为反应距离。问：这段时间里汽车做什么运动？速度还来不及变化----匀速直线（理想化）2.制动距离：车制动开始到停止所驶过的距离----------匀变速直线（理想化）问：这段时间里汽车做什么运动？-------理想化抽象为：匀变速直线运动3.安全距离是反应距离和制动距离之和。根据你的计算，你认为影响汽车安全距离的因素有哪些？展示相关图片，进一步讨论在驾驶过程中超速、天气情况恶劣、酒后驾车，疲劳驾驶等对安全距离的影响。（讨论与交流）如果该驾驶员是酒后驾车，对驾驶员有什么影响？那么安全距离又会怎么样？提示：血液中的酒精会使人的反应时间至少增加3倍以上。请大家计算学生计算回答结果：所以，酒后驾车是非常危险的，它是发生交通事故的主要因素之一。过渡：那么在事故中车和人受到到得冲击力多大？（三）事故中车与人的受力分析教学若两辆车相撞后一起运行了停止运动，请大家估算汽车和驾驶员受到多大的冲击力（其它力忽略不计）？已知：小轿车车身质量（不含乘坐人员）约为1400kg，人的质量约为70kg，与故障车相撞时车速大约60km/h（约17m/s）。分析：对车做受力分析，和撞击力相比，车受到的摩擦力，空气阻力等都可以忽略不计（合理近似）。所以车受到的合外力就等于车受到的撞击力。由运动学知识：Vt=0V0=60m/sa=(Vt-V0)/t=(0-17)/=-850m/s2负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。由牛顿第二定律:F=ma=1680×（-850）=×106N相当于质量为140吨的重物竖直压汽车的撞击部位上，车的结果如何？对人做受力分析注意提示：对人的分析中三个牛顿运动定律都有体现。（1）车停止运动后人仍以17m/s的速度前进——第一定律（惯性定律）（2）人停是由于（挡风玻璃或安全气囊的）阻力作用的结果——第二定律（力是改变物体运动状态的原因）（3）人与挡风玻璃安全气囊之间的作用是相互的——第三定律Vt=0V0=60m/sa=(Vt-V0)/t=(0-17)/=-850m/s2负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。由牛顿第二定律:F=ma=70×（-850）=-6×104N这又相当于质量多大的重物的挤压？6吨（相当于一头非洲雄性大象，长到十五岁左右的时候，它的身长就达到了八米以上；身高达到四米上下体重，达到七至八吨，即一万四千斤至一万六千斤），人会如何？事故回放，事故造成一人重伤，三人轻伤，这又是为什么？（四）汽车安全运行设施简介提