4.6牛顿运动定律的应用教学设计高一上学期物理教科版

6．牛顿运动定律的应用★课标解析1．课标内容要求。理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。2．课标内容解析。牛顿运动定律包括牛顿三大定律。牛顿第一定律指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，一切物体都有惯性，且物体的质量是其惯性大小的量度，物体的惯性与物体的运动状态无关。牛顿第二定律可用公式F=ma简洁表述，是运动学和静力学联系的桥梁与纽带，是动力学的基础。牛顿第三定律阐述了物体间作用力与反作用力的关系。牛顿运动定律是日常生活、自然规律的总结与提炼，日常生产生活中的现象与牛顿运动定律规律相符合。培养学生用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题的能力是培育物理学科核心素养的重要载体，也是物理教学的学科价值的体现。★教学目标1．理解牛顿第二定律中的加速度、力、质量三者之间的关系，形成正确的物理观念。2．了解力与运动是与我们日常生产、生活密不可分的两大物理内容。3．会用牛顿运动定律来解释和解决遇到的相关问题。4．体会用牛顿运动定律解决生产生活中的问题的过程是理论联系实际的过程。5．在牛顿运动定律的应用过程中体会科学解决问题的思路与策略。6．在用牛顿运动定律科学解决问题的过程中培养模型建构能力和科学推理能力。7．体会日常生活中物理无处不在，均是物理规律在起作用，培养学生的科学态度与责任心。★教学准备1．本节的教学用1课时。2．多媒体使用。PPT课件，电脑投影。3．教学顺序。（1）复习引入：牛顿第二定律表达式F=ma中含有加速度、力、质量三个方面关系；（2）问题导向：以教科书中的问题1为例，体会动力学测物体质量的方法；（3）交流讨论，提炼思路；（4）问题导向：以教科书中的问题2为例，体会从受力确定运动情况的过程；（5）问题导向：以教科书中的问题3为例，体会从运动情况确定受力的过程；（6）以理点悟、深化主题：请学生整理、提炼、领悟牛顿运动定律应用的思路与策略。★教学过程1．课题引入：实例设问，直入主题。师：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。列车进站时车门总能准确地停靠在对应站台上标注车门的位置（PPT展示图片）。这里涉及哪些物理量，以及对应的关系如何？生：位置、位移、速度、加速度、牵引力、阻力……师：请帮着将这些物理量归类。生：位置、位移、速度、加速度属于运动学中的物理量，牵引力、阻力属于静力学中的物理量。师：能否用一个公式将运动与力的关系联系起来？生：牛顿第二定律F=ma即可。师：本节课就来研究牛顿第二定律表达式F=ma中的加速度a、力F、质量m三个方面的物理量之间关系。2．动力学方法测质量。师：我们知道，物体的质量可用天平测量。但如果没有天平或者天平不能使用时，我们还有没有其他的方法来测量物体的质量呢？为了说明方便，我们设置这样的情境（PPT出示题目）。师：已知量有哪些？要求的是什么？生：已知初速度为0、时间t=2s、位移y=6m、力F=640N、g=10m/s2，要求的是质量。师：由已知的初速度为0、时间t=2s、位移y=6m，可求出什么？生：由y=可求出a=3m/s2师：a与F有联系吗？生：F合=ma，即Fmg=ma生：m=50kg3．牛顿第二定律应用的解题思路。师：请同学们结合静力学、运动学以及本章所学的牛顿运动定律，交流讨论解决这类问题的思路。在学生交流、讨论的基础上，教师和学生一起提炼出应用牛顿运动定律解题的思路。情境一，从受力确定运动情况师：（PPT出示题目）一个质量为2kg的物体静止在水平面上，在大小为6.4N的水平拉力的作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的摩擦力为2.4N。请问：物体在4s末的速度和4s内发生的位移分别多大？师：已知什么？要求的是什么？生：已知物体的质量、受到拉力和摩擦力的大小，要求的是物体在4s末的速度和4s内发生的位移。师：宏观上是已知受力情况，确定运动情况。对物体进行受力分析，建立Ox坐标。x方向有：Ff=ma

从运动与力的关系可知，物体将做初速度为零的匀加速直线运动。有：v=at=8m/sx==16m即物体在4s末的速度和4s内发生的位移的大小分别为8m/s和16m。情境二，从运动情况确定受力师：（PPT出示题目）一个滑雪的人，质量m＝75kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°，在t＝5s的时间内滑下的路程x＝60m，请问：滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）多大？师：已知什么？要求的是什么？生：已知人的质量、初速度、运动时间、位移，求人受到的阻力，即其中的一个力。师：宏观上是已知运动情况，确定受力情况。对人进行受力分析，建立xOy坐标系。由：x=v0t+x方向有：mgsinθf=ma得：f=mgsinθma代入数值得：f=67.5N，即人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）大小为67.5N。师：以上两个情境是“从受力确定运动情况”和“从运动情况确定受力”的两种典型情况，如遇到运动与力更复杂情境（或过程），只要分清情境（或过程），处理的思路或策略是一样的。★补充例题例1风洞实验中可产生水平方向的，大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，如图，小球孔径略大于细杆直径。求：（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）解析：（1）设小球所受的风力为F，小球的质量为m，因为小球在杆上做匀速运动，所以F=μmg。代入数据，得μ=0.5。（2）设杆对小球的支持力为N，摩擦力为f，对小球进行如图所示的受力分析，建立xOy坐标系，有：Fy=Fx=又有f=μN解得＝又有s=例2蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当成恒力处理，求此力的大小。（g＝10m/s2）解析：将运动员看成质量