《3牛顿第二定律》教学设计(甘肃省县级优课)-物理教案

第2讲《牛顿第二定律及其基本应用》教学设计徐克广【教材分析】《牛顿运动定律》在高考《考试大纲》的“知识内容表”中，共有6个条目，其中包括“牛顿定律的应用”，为II等级要求。牛顿第二定律的应用，是本章的核心内容。由于整合了物体的受力分析和运动状态分析，使得本节成为高考的热点和必考内容。受力分析和运动状态分析，是解决物理问题的两种基本方法。并且，本单元的学习既是后继“动能”和“动量”等复杂物理过程分析的基础，也是解决“带电粒子在电场、磁场中运动”等问题的基本方法，因而显得十分重要。【学情分析】

由于本单元对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高，不少同学在此感到困惑，疑难较多，主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上，对一些典型的应用题型，如连接体问题、超重失重问题、皮带传动问题、斜面上的物体运动问题等，学生缺乏针对性训练，更缺少理性的思考和总结。【教学目标】

一、知识与技能1、掌握牛顿第二定律的基本特征；

2、理解牛顿第二定律的五点性质；3、掌握整体法与隔离法在连接体问题中的应用；

二、过程与方法

1、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题；

2、学会连接体问题的一般解题方法；

三、情感态度与价值观

1、通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；

【教学重点和难点】

教学重点：牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。

教学难点：物体受力情况和运动状态的分析；处理实际问题时“物理模型”和“物理情景”的建立。

【教学方法和手段】

教学方法：分析法、讨论法、图示法

教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件

【教学过程】

一、提出问题，导入课题提问、讨论、评价

（一）高三物理（复习）前三章的内容及其逻辑关系是怎样的？

（二）牛顿运动定律的核心内容是什么？（三）如何理解力和运动的关系？

PPT展示：力和运动的关系

力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。

二、知识构建，方法梳理

（一）动力学的两类基本问题1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况

处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，在利用物体初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度。也就是确定了物体的运动情况。

2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况

处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。

（二）动力学问题的求解1．基本思路牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，是解决动力学问题的关键。求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：

可见，加速度是连接“力”和“运动”的桥梁。

2．一般步骤：

⑴确定研究对象；⑵进行受力情况及运动状态分析；⑶选取正方向；

⑷统一单位，代入求解；

⑸检验结果。3．注意事项（1）同体；（2）同向；（3）同时；（4）同单位制（SI制）。倡导对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景、找到正确解题的关键，以养成良好的思维品质和解题习惯。三、典题分析，引深拓展【例1】(多选)如图所示，一个质量为M的物体a放在光滑的水平桌面上，当在细绳下端挂上质量为m的物体b时，物体a的加速度为a，绳中张力为T，则()A．a＝g B．a＝eq\f(mg,M＋m)C．T＝mg D．T＝eq\f(Mmg,M＋m)

【例2】如图所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零．在剪断轻绳的瞬间(g取10m/sA．小球受力个数不变B．小球立即向左运动，且a＝8mC．小球立即向左运动，且a＝10mD．若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a＝10eq\r(2)m/s2【解析】(1)剪断轻绳前，小球受哪几个力作用？提示：重力，弹簧弹力，轻绳拉力．(2)剪断轻绳瞬间小球受哪些力作用？提示：重力，弹簧弹力，水平面弹力，摩擦力．(3)若剪断弹簧，小球受哪些力作用？提示：重力，水平面弹力．【例3】在光滑水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图5所示，求两物体间的相互作用为多大？【解析】由于两物体是相互接触的，在水平推力F的作用下做加速度相同的匀加速直线运动，是“连接体”。如果把两个物体作为一个整体，用牛顿第二定律去求加速度a是很简便的。题目中要求A、B间的相互作用，因此必须采用隔离法，对A或B进行分析，再用牛顿第二就可以求出两物体间的作用力。

设A、B之间的相互作用力为N，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F=(m1+m2)a；所以，a=F/(m1+m2)再以B为研究对象，由牛顿第二定律可得：N=Fm2/(m1+m2)点评：连接体的一般解题方法是，整体法求加速度，隔离法求力。拓展：（1）其它情况不变，若将F作用于B物体，则A、B间的相互作用多大？（2）其它情况不变，若物体与地面间的动摩擦因数为?，则A、B间的相互作用多大？【例4】质量为M的三角劈静止在粗糙的水平地面上，质量为m的滑块在倾角为θ的斜面上以加速度a匀加速下滑。求三角劈对地面的压力N和所受地面的摩擦力f。

【解析】如图7所示，把滑块的加速度进行正交分解。

Ax=acosθ；ay=asinθ

由于滑块具有向下的加速度，所以处于失重状态。整体对地面的压力（也就是三角劈对地面的压力）为N=（M+m）g-masinθ。由于滑块具有水平向左的加速度，用“整体法”的观点，应该由地面的摩擦力产生。即：f=max=macosθ【例5】质量为M的框架静止于水平地面上，通过轻弹簧吊着质量为m的物块，如图8所示。在物块上下振动的某一瞬间，框架对地面的压力为0，求此时物块的加速度。