4 牛顿运动定律的应用（一） 讲义 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

课题：4.5牛顿运动定律的应用教学目的要求：1.学会解决从受力确定运动情况的问题。2.学会解决从运动情况确定受力的问题。3.掌握解决动力学的两类基本问题的综合思路。教学重点：解决动力学的两类基本问题的综合思路教学难点：解决动力学的两类基本问题的综合思路、灵活选择方法教学过程教师活动学生活动【课前回顾】1.什么是基本单位？力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量？2.什么是导出单位？哪些是导出单位？3.什么是国际单位制？国际单位制中的基本单位共有几个？它们分别是什么？对应什么物理量？4.作业问题解答（1）计算公式（2）代入数据（3）单位统一提问旧知分析解答思考回答笔记教学过程教师活动学生活动【导入】播放嫦娥五号探月卫星视频，体会牛顿运动定律应用的广泛性、重要性。为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这又是如何做到的呢?【新授】牛顿第二定律的作用：确定了运动和力的关系，把物体的运动情况与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。一般，动力学包括两种基本问题：从受力确定运动情况，从运动情况确定受力。一、从受力确定运动情况（一）整体思路如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。（二）处理这类问题的步骤1.先分析物体的受力情况求合力（1）选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。（2）根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。2.根据牛顿第二定律求加速度列方程，求出物体运动的加速度。3.根据运动学公式求所求量结合物体运动的初始条件(即初速度v0)，分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。播放视频引导思考提问提问重点讲解板书观看视频思考回答回答问题记录笔记教学过程教师活动学生活动例题讲解【例1】教材P97-981.回顾受力分析顺序、受力示意图2.回顾运动学计算公式[思考]解答过程中应注意哪些问题？【练习应用】如图所示，质量m＝15kg的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2。现用F＝60N的水平恒力向右拉动木箱(g取10m/s2)。求：(1)3s时木箱的速度大小。(2)木箱在2s内的位移大小。 解析：(1)对木箱受力分析如图。由牛顿第二定律得F－μmg＝ma解得：a＝eq\f(F－μmg,m)＝eq\f(60－0.2×15×10,15)m/s2＝2m/s2由运动学公式可得v＝at＝2×3m/s＝6m/s。(2)木箱在2s内的位移大小为x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×22m＝4m。【小结】1.从受力确定运动情况的思维流程：2.根据所受合外力的方向可以确定物体加速度的方向。3.物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。提问例题分析引导审题分析讲解要点小结思考回答笔记批注练习运用批注记录笔记教学过程教师活动学生活动二、从运动情况确定受力（一）整体思路如果已知物体的运动情况，运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。（二）处理这类问题的步骤1.先分析物体的运动情况选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。2.根据运动学公式求加速度选择合适的运动学公式，求出物体的加速度3.再在分析物体受力情况的基础上，通过牛顿第二定律列方程求所求量（力）（1）根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力；（2）根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。【例2】教材P99-100【拓展】竖直上抛运动：物体以某一初速度竖直向上抛出，物体只在重力作用下所做的运动。1.竖直上抛运动可分为：上升、下降两个过程，上升过程为初速度为v0、加速度大小为g的匀减速直线运动，下降过程为自由落体运动。2.求解竖直上抛运动，可看成已知力求运动的特例。由于物体只受重力，其加速度恒为g。竖直上抛运动是匀变速直线运动，可用匀变速直线运动的公式求解。运用公式时，可对上升和下降过程分别列方程，也可对整个过程列出方程。注意公式中加速度、位移等矢量的正负。要点说明重点强调要点提醒讲解例题引导审题分析记录笔记听讲思考练习记录笔记教学过程教师活动学生活动三、巩固练习1.在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，求汽车刹车前的速度。2.一架救灾直升机从距离地面16m的高处让一箱物资由静止开始落下，经2s物资落地，已知物资的质量为10kg，它下落过程中所受空气阻力可认为大小不变。求空气阻力的大小。（取g=10m/s2）引导分析分析讲解要点强调引导思考分析分析讲解要点提醒听讲思考笔记批注练习运用笔记批注教学过程教师活动学生活动【总结】一、从受力确定运动情况（1）先分析物体的受力情况求合力（2）根据牛顿第二定律求加速度（3）根据运动学公式求所求量二、从运动情况确定受力（1）先分析物体的运动情况（2）根据运动学公式求加