人教高中物理必修一《板块模型的动力学分析》教学设计

《板块模型的动力学分析》教学设计三维目标知识与技能1．能对板块模型进行受力分析，并分清滑动摩擦力和静摩擦力的情况。2．会分析板块的运动情况，并知道一起运动的条件。3．了解与板块类似的相关模型。过程与方法1.在板块模型的分析中，提高分析、推理及演绎的能力。2.在类似模型的比较中，锻炼从多种角度看问题以及归纳的能力。情感态度与价值观1.在实际问题的探索中，质疑探讨、交流合作的能力得到培养。2.体会到物理学和谐统一之美。学情分析高中学生的身心发展趋于成熟，抽象思维能力也趋于完善，他们具备了一定的分析能力和探究意识，逻辑思维正在由经验型向理论型转变，能够运用假设、推理来思考、解决问题，观察能力和分析能力相比于初中都有明显的发展。因此，在教学中，教师要结合学生的身心发展特点，增加学生学习物理的乐趣和保持学生探究知识、勤于专研的精神。本节内容是在完成必修1学习基础上，作为专题总结而设置的。学生在此之前，已经完整地学习了直线运动、相互作用和牛顿运动定律，有了相应的基础，但将这些知识综合起来的不是很多。板块模型是常见且重要的一个模型，它综合了高中力学中很多知识点和分析问题的方法，因此本节课要在模型的训练中，要注重知识的应用和处理问题的方法，锻炼学生的逻辑思维和分析总结能力。教学重点：1.板块模型的力学分析2.板块模型的运动学分析教学难点：木板和物块分别运动及一起运动的过程分析导入新课板块模型是高中物理中常见的一个模型，本节课我们就来学习板块模型的动力学分析，它主要是研究木板和物块相互作用过程中的规律，要理清其中的情况，我们要对他们进行受力分析和运动学分析。新课教学一、受力分析教师：我们先来分析板块竖直方向所受的力。学生：物块受到重力和木板的支持力，木板受到重力、地面支持力和物块的压力。教师：再来分析水平方向受到的力。水平方向都可以受到拉力，最重要的是对物块和木板的接触面和木板与地面的接触面，我们需要知道三个问题：1.有没有摩擦力2.是哪种摩擦力3.摩擦力的大小和方向与学生共同讨论三个问题。二、运动情况分析板块模型的运动情况通常有三种：结合PPT动态展示1.物块比木板运动得快2.木板比物块运动得快3.物块与木板运动一样快第三种就是我们常说的板块一起运动情形，他需要满足什么条件呢？学生思考后得出结论：1.物块和木板的加速度一样2.板块之间是静摩擦力接下来我们通过几个例题来加深理解。三、典例分析例1：光滑水平面上放置质量分别为2m、m的木板1和物块2，物块与木板间的动摩擦因数为μ，现用水平拉力F拉木板，使它们以同一加速度运动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求拉力F的最大值。先和学生一起问题。教师：问题中哪个物体有最大加速度学生：2物体教师：为什么2有最大加速度学生：2受到的摩擦力有最大值当摩擦力取最大静摩擦力时，加速度取最大，1物体还受拉力，所以加速度没有最大值。然后引导学生共同得出答案F=3μmg。变式1：光滑水平面上放置质量分别为2m、m的木板1和物块2，物块与木板间的动摩擦因数为μ，现用水平拉力F拉物块，使它们以同一加速度运动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求拉力F的最大值。学生自行进行演算，请一个学生讲解自己的解题思路。例2:一足够长的木板静止在光滑的水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦．现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为()A．物块先向左运动，再向右运动B．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零和全体学生共同分析得出答案，然后再将题中水平面改为不光滑，如变式：一足够长的木板静止在水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间、木板与地面间均有摩擦．现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，此后木板和物块相对于水平面的运动可能有哪些情形？学生在思考时，可以提示：地面和木板之间的动摩擦因数设为μ1，木板与物块之间的动摩擦因数设为μ2，看看两个动摩擦因数大小的不同情况对运动有什么样的影响，学生分析之后请一个学生来回答。例3：在光滑的水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（）学生交流思考后给出分析过程。为了详细讨论这种接触面上的摩擦力具体怎么变化的，我们来看变式1：质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的物块，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2，若在物块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F，通过分析和计算后，请在图中画出物块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图象。（设木板足够长）学生分析时提示：从两个最大静摩擦力上入手分析。请一个做好的同学上来画出图像，然后再与学生共同详细分析过程。再将力F换到下面的木板，变式2:质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的物块，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2，若在木板上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F，通过分析和计算后，请在图中画出物块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图象。（设木板足够长）同样进行分析，加深理解。再将其变化，分析运动学过程，如变式3：质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的物块，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，取g=10m/s2，若在木板上施加一个水平向右的恒力F=14N，作用1.25s后撤去恒力F，试求从开始到最终停止运动的整个过程中，物块相对木板的位移是多大？（设木板足够长）通过图像法，与学生共同分析解答。四、课堂小结斜面上的板块问题，与水平面上的类似，我们可以把重力的分力当做外加拉力。还有传送带模型，也可以用板块模型来理解。在板块模型中，我们要注意的是：1.注意判断能否达到共同加