2024-2025学年高中物理 4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）教案 新人教版必修1

2024-2025学年高中物理4.6用牛顿运动定律解决问题（一）教案新人教版必修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析本节课选自新人教版高中物理必修1，章节为4.6节“用牛顿运动定律解决问题（一）”。教材通过前一章节对牛顿三定律的介绍，为学生奠定了基础。本章节内容旨在加深学生对牛顿运动定律的理解，并学会将其应用于解决实际问题。课程着重于分析物体受力情况，利用牛顿定律建立方程，解决直线运动和曲线运动问题。通过精选例题与练习，本节课将使学生能够结合实际情境，运用牛顿定律进行问题分析和解答，培养其逻辑思维和解决实际问题的能力，与教材知识体系紧密相连，符合高中物理教学实际需求。核心素养目标本节课的核心素养目标旨在培养学生以下能力：首先，深化物理观念，通过实际问题引导学生理解牛顿运动定律的内涵，建立起力与运动之间的本质联系。其次，提升科学思维能力，通过问题分析、受力分析等环节，训练学生运用逻辑推理和数学工具解决问题的能力。再次，强化科学探究精神，鼓励学生在解决问题过程中积极思考、合作交流，培养探究性学习习惯。最后，增进科学态度与责任，使学生认识到物理知识在生活和技术领域中的应用，激发其对科学的热爱与责任感。以上目标与新教材要求相符，注重学生全面发展，凸显物理学科核心素养。学情分析本节课的教学对象为高中一年级学生，经过初中物理学习，他们对物体运动的基本概念和规律已有一定了解，但在运用牛顿运动定律解决复杂问题方面尚处于起步阶段。以下从学生层次、知识、能力、素质及行为习惯等方面进行分析：

1.学生层次：高中一年级学生正处于青春期，思维活跃，好奇心强，求知欲旺盛。他们在学习物理时，对新知识充满好奇，但学习耐性和毅力方面有待提高。

2.知识方面：学生在初中阶段学习了速度、加速度等基本物理概念，掌握了匀速直线运动和匀加速直线运动的规律。但在高中阶段，对牛顿运动定律的理解和应用尚不熟练，需要通过本节课的学习，加深对力与运动关系的认识。

3.能力方面：学生在数学和逻辑思维方面具备一定基础，但在将物理知识应用于实际问题解决时，往往存在以下问题：

a.受力分析不全面，容易忽视某些力的存在；

b.对牛顿运动定律的理解不够深入，不能灵活运用；

c.在解决曲线运动问题时，对运动轨迹和受力关系的理解不够清晰。

4.素质方面：学生在团队合作、表达交流方面表现良好，但在自主学习、探究性学习方面存在一定不足。此外，部分学生对物理学科存在恐惧心理，影响学习兴趣和效果。

5.行为习惯：学生在课堂上表现出以下特点：

a.注意力容易分散，需要教师适时引导；

b.课堂参与度较高，但发言主动性有待提高；

c.部分学生存在拖延现象，课后作业完成情况不理想。

针对以上学情分析，教师在教学过程中应关注以下几点：

1.注重启发式教学，引导学生主动思考，提高课堂参与度；

2.精心设计教学环节，激发学生学习兴趣，培养其学习毅力；

3.加强受力分析、问题解决等方面的训练，提高学生实际应用能力；

4.鼓励学生开展合作交流，提高团队协作能力和自主学习能力；

5.关注学生心理，营造轻松愉快的课堂氛围，降低学生对物理学科的恐惧感。教学方法与策略为了达成教学目标并适应学生的学习特点，本节课将采用以下教学方法与策略：

1.教学方法：

a.讲授法：教师通过清晰、生动的语言，结合PPT展示，对牛顿运动定律的理论知识进行系统讲解，确保学生对定律的理解准确无误。

b.讨论法：针对课程中的重难点问题，组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表观点，通过思想碰撞加深对知识的理解。

c.案例研究：选取与学生生活密切相关的实际案例，引导学生运用牛顿运动定律进行分析，提高学生解决实际问题的能力。

d.项目导向学习：将学生分组进行项目研究，要求每组针对某一实际问题，设计实验方案，收集数据，分析结果，并在课堂上进行展示。

2.教学活动设计：

a.角色扮演：让学生扮演科学家、工程师等角色，从不同角度分析问题，激发学生兴趣，提高课堂参与度。

b.实验：设计简单的物理实验，如小车滑行实验、弹簧测力计实验等，让学生亲身体验力的作用，增强对牛顿运动定律的理解。

c.游戏：引入与物理知识相关的游戏，如“力的平衡”、“牛顿飞车”等，让学生在轻松愉快的氛围中学习物理知识。

3.教学媒体和资源使用：

a.PPT：制作精美的PPT课件，将抽象的物理概念形象化、生动化，便于学生理解和记忆。

b.视频：播放与课程内容相关的物理实验、动画等视频资源，帮助学生直观地了解物理现象。

c.在线工具：利用网络资源，如物理教学网站、在线实验模拟软件等，为学生提供丰富的学习资料，拓展学习空间。

d.实物教具：准备相应的实物教具，如弹簧测力计、小车等，让学生在课堂上进行实际操作，提高动手能力。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对牛顿运动定律解决问题的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道牛顿运动定律是如何影响我们的日常生活的吗？它在我们生活中有哪些应用？”

展示一些关于牛顿运动定律应用的实际例子图片或视频片段，让学生初步感受其重要性。

简短介绍牛顿运动定律的基本概念和现实意义，为接下来的学习打下基础。

2.牛顿运动定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生理解牛顿运动定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解牛顿三定律的定义，包括每个定律的主要内容和应用场景。

利用图表或示意图详细介绍每个定律的物理意义，帮助学生形象理解。

通过实例分析，让学生了解牛顿运动定律在解决实际物理问题中的应用。

3.牛顿运动定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解牛顿运动定律的特性和应用。

过程：

选择几个典型的案例进行分析，如物体在斜面上的运动、抛体运动等。

详细介绍每个案例的背景、受力分析、运动过程和解决方案，展现牛顿运动定律的实用性。

引导学生思考这些案例对实际生活的影响，以及如何运用牛顿运动定律解决类似问题。

小组讨论：让学生分组讨论如何运用牛顿运动定律解决更复杂的物理问题，并提出创新性的思考。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组针对一个特定的问题进行讨论，如曲线运动中的受力分析。

小组内讨论问题的解决方案，进行受力分析，建立方程，并尝试解决。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对牛顿运动定律的理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括问题的分析、解决步骤和最终答案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进知识的深入理解和交流。

教师总结各组的亮点和不足，提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调牛顿运动定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾牛顿运动定律的基本概念、案例分析以及小组讨论的内容。

强调牛顿运动定律在解决物理问题中的核心作用，鼓励学生在生活中观察和应用。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于牛顿运动定律应用的小短文或报告，以巩固学习效果。教学资源拓展1.拓展资源：

a.相关书籍：推荐学生阅读《物理学史》、《物理学家传》等书籍，了解牛顿及其定律的历史背景、科学家的探索过程，加深对牛顿运动定律的认识。

b.科普文章：鼓励学生阅读关于牛顿运动定律的科普文章，如《牛顿运动定律在现代科技中的应用》、《力的世界：牛顿运动定律探秘》等，了解定律在现代科技领域的应用。

c.实验视频：观看与牛顿运动定律相关的实验视频，如物体在斜面上的运动、抛体运动、弹簧测力计实验等，直观感受物理现象，增强实验操作技能。

d.研究论文：引导学生查阅关于牛顿运动定律的学术研究论文，了解定律在科学研究中的最新进展和前沿问题。

2.拓展建议：

a.生活观察：鼓励学生在日常生活中观察和思考牛顿运动定律在现实生活中的应用，如交通工具的运动、体育活动中的力学现象等，提高学生对物理知识的兴趣和认识。

b.动手实践：建议学生利用课余时间进行物理实验，如制作简易的牛顿摆、探究摩擦力与物体运动的关系等，培养学生的动手能力和实践探究精神。

c.小组研究：组织学生开展小组研究活动，选取一个与牛顿运动定律相关的主题，如“力的合成与分解”、“牛顿第二定律在实际问题中的应用”等，进行深入研究和讨论。

d.学术交流：鼓励学生参加学校或社区组织的科普讲座、学术沙龙等活动，与专业人士和同龄人交流关于牛顿运动定律的学习心得，拓宽视野，提高学术素养。板书设计①重点知识点：

-牛顿三定律的定义与内容

-力与运动的关系

-受力分析与运动方程的建立

-直线运动与曲线运动的受力分析

②重点词：

-力、运动、加速度

-受力分析、运动方程

-直线运动、曲线运动

-牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律

③重点句：

-力是物体运动状态改变的原因。

-受力分析是解决物理问题的第一步。

-牛顿运动定律是解决力学问题的基本工具。

-直线运动受力分析相对简单，曲线运动受力分析更为复杂。

板书设计应条理清楚，重点突出，简洁明了，便于学生理解和记忆。同时，板书设计应具有艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。通过清晰、生动的板书，帮助学生更好地掌握牛顿运动定律的核心内容，提高解决实际问题的能力。典型例题讲解例题1：一个物体从静止开始沿水平面加速运动，已知物体质量为2kg，受到的恒力为6N。求物体的加速度。

解答：根据牛顿第二定律F=ma，代入已知数值得到a=F/m=6N/2kg=3m/s²。所以物体的加速度为3m/s²。

例题2：一个物体在水平地面上受到两个力的作用，一个力为5N向东，另一个力为10N向北。求物体的加速度。

解答：将两个力的矢量分解为水平方向的分力，得到F_x=5N+0=5N，F_y=0+10N=10N。根据牛顿第二定律F_x=ma_x，F_y=ma_y，代入数值得到a_x=F_x/m=5N/2kg=2.5m/s²，a_y=F_y/m=10N/2kg=5m/s²。所以物体的加速度为2.5m/s²向东，5m/s²向北。

例题3：一个物体在斜面上滑动，斜面倾角为30°，物体质量为4kg，斜面摩擦系数为0.2。求物体的加速度。

解答：首先计算斜面的正弦和余弦值，sin30°=0.5，cos30°=√3/2。然后计算斜面的法向力和切向力，N=mgcos30°=4kg*9.8m/s²*√3/2=20.4N，f=μN=0.2*20.4N=4.08N。接下来计算物体沿斜面的分力，F_x=mg*sin30°-f=4kg*9.8m/s²*0.5-4.08N=9.8N。最后根据牛顿第二定律F_x=ma_x，代入数值得到a_x=F_x/m=9.8N/4kg=2.45m/s²。所以物体的加速度为2.45m/s²沿斜面向下。

例题4：一个物体从静止开始沿水平面加速运动，已知物体质量为3kg，受到的恒力为9N向东。求物体的加速度。

解答：根据牛顿第二定律F=ma，代入已知数值得到a=F/m=