2024-2025学年新教材高中物理 第4章 牛顿运动定律 素养培优课4 动力学中的三类典型问题教案 粤教版必修第一册

2024-2025学年新教材高中物理第4章牛顿运动定律素养培优课4动力学中的三类典型问题教案粤教版必修第一册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2024-2025学年新教材高中物理第4章“牛顿运动定律”素养培优课4，以粤教版必修第一册为依据，本节课将深入探讨动力学中的三类典型问题。教学内容包括：

1.摩擦力问题：分析静摩擦力与动摩擦力的区别，探讨摩擦力在物体运动中的作用。

2.连接体问题：研究两个或多个物体通过绳子、杆等连接方式组成的系统，运用牛顿运动定律分析其运动状态。

3.抛体问题：探讨在重力作用下，物体做抛体运动时的运动规律，分析初速度、发射角度等因素对运动轨迹的影响。核心素养目标培养学生运用牛顿运动定律解决实际问题的能力，提升以下学科核心素养：

1.物理观念：理解摩擦力、连接体和抛体运动的物理本质，形成系统的动力学观念。

2.科学思维：通过分析三类典型问题，锻炼逻辑推理、数学运算和模型构建的科学思维能力。

3.科学探究：培养学生合作探究、实验验证和问题解决的能力，激发科学探究的兴趣。

4.科学态度与责任：培养学生尊重事实、严谨求实的科学态度，增强社会责任感和应用物理知识解决实际问题的意识。教学难点与重点1.教学重点

-理解并掌握摩擦力的计算方法，包括静摩擦力和动摩擦力的区分及应用。

-掌握连接体问题的分析方法，能够正确运用牛顿第二定律和第三定律。

-理解抛体运动的规律，能够求解不同抛体问题中的速度、位移等物理量。

2.教学难点

-摩擦力的方向判断：学生需要理解摩擦力总是与物体运动或趋势方向相反，但有时在实际问题中判断摩擦力的方向较为复杂。

-连接体系统的动态分析：如何将连接体看作一个整体，运用牛顿运动定律解题，并处理内部力的关系。

-抛体运动中的角度问题：学生需要理解发射角度对抛体运动轨迹的影响，以及如何将斜抛运动分解为水平和竖直两个分量进行计算。

-实际问题与物理模型的建立：学生往往在将现实问题抽象为物理模型时遇到困难，需要培养模型构建的能力。教学资源1.硬件资源：

-牛顿摆、滑轮组、斜面等实验器材；

-电子秤、计时器、角度测量仪等测量工具；

-投影仪、白板、多媒体教学设备。

2.软件资源：

-物理教学软件（如模拟实验、动画演示等）；

-动力学问题案例分析PPT；

-牛顿运动定律相关教学视频。

3.课程平台：

-在线学习平台（用于发布学习资料、作业和讨论）；

-学校教学管理系统（用于记录学生学习进度和成绩）。

4.信息化资源：

-电子教材、教案、习题库；

-网络教学资源库（包括教学视频、动画、虚拟实验等）。

5.教学手段：

-讲授与演示；

-分组讨论与合作学习；

-实验操作与数据采集；

-交互式教学与问题解决。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对动力学问题的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是动力学问题吗？在我们的日常生活中，有哪些现象与动力学有关？”

展示一些与动力学相关的图片或视频片段，如车辆启动、运动员抛球等，让学生初步感受动力学现象。

简短介绍动力学的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.动力学基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解动力学的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解动力学的定义，包括牛顿运动定律等基本原理。

详细介绍摩擦力、连接体和抛体运动等动力学问题的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

通过实例或案例，让学生更好地理解动力学在实际应用中的作用。

3.动力学问题案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解动力学问题的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的动力学案例进行分析，如斜面上的物体运动、汽车急刹车等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解动力学问题的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用动力学知识解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论动力学问题的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

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，每组选择一个与动力学相关的主题进行深入讨论，如摩擦力在生活中的应用、连接体问题的解决方法等。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

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，同时加深全班对动力学问题的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并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，强调动力学问题的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括动力学基本概念、案例分析等。

强调动力学在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用动力学知识。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于动力学问题的短文或报告，以巩固学习效果。知识点梳理1.牛顿运动定律

-牛顿第一定律：物体在无外力作用下，总保持静止或匀速直线运动状态。

-牛顿第二定律：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比，即F=ma。

-牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。

2.摩擦力

-静摩擦力：物体在相对静止时，接触面上的摩擦力。

-动摩擦力：物体相对滑动时，接触面上的摩擦力。

-摩擦力的计算方法：f=μN（其中μ为摩擦系数，N为正压力）。

3.连接体问题

-连接体的特点：两个或多个物体通过绳子、杆等连接方式组成的系统。

-分析方法：运用牛顿运动定律，处理连接体内部的力以及整体的加速度。

-案例分析：滑轮组、连接杆等问题。

4.抛体运动

-抛体运动的分类：平抛运动、斜抛运动、竖直抛运动。

-运动规律：在重力作用下，抛体运动的水平方向速度不变，竖直方向速度受重力影响。

-分析方法：将抛体运动分解为水平方向和竖直方向，分别求解。

5.动力学问题解决步骤

-确定问题：明确所求的物理量，如速度、加速度、位移等。

-建立模型：根据实际情况，将问题抽象为物理模型。

-应用牛顿运动定律：根据问题特点，选择合适的定律进行分析。

-计算与求解：列出方程，求解未知量。

-结果分析：对求解结果进行分析，判断是否符合实际情况。

6.动力学问题的实际应用

-汽车启动、刹车问题

-投掷、跳跃等体育运动问题

-船舶、飞机等交通工具的航行与飞行问题

-工程结构中的稳定性分析重点题型整理1.摩擦力问题

-题型：一辆质量为m的汽车在水平路面上行驶，受到与速度方向相反的摩擦力f。求汽车在摩擦力作用下减速至停止所需的时间。

-答案：根据牛顿第二定律，摩擦力f=ma，加速度a=f/m。汽车从速度v0减速到0的时间t=v0/a。

2.连接体问题

-题型：两个质量分别为m1和m2的物体通过一根不可伸长的绳子连接，悬挂于天花板上。求当m1和m2以相同的加速度a向上运动时，绳子所承受的张力。

-答案：对m1和m2分别应用牛顿第二定律，得到T-m1g=m1a和T-m2g=m2a。由于加速度相同，可以联立解得绳子所承受的张力T=(m1+m2)g。

3.抛体运动问题

-题型：一个物体以初速度v0沿水平方向抛出，重力加速度为g。求物体落地时的竖直方向速度vy。

-答案：物体在竖直方向受重力作用，有vy=gt。由于水平方向不受力，水平速度vx=v0。落地时，物体竖直方向速度vy与初速度v0无关。

4.汽车启动问题

-题型：一辆汽车质量为m，发动机提供的推力为F。求汽车从静止加速到速度v所需的时间。

-答案：根据牛顿第二定律，F=ma。汽车从静止加速到速度v的时间t=v/a。将F=ma代入，得到t=v/(F/m)。

5.跳跃问题

-题型：一个运动员以初速度v0垂直向上跳跃，重力加速度为g。求运动员到达最高点的高度h。

-答案：运动员上升过程中，速度逐渐减小，直至为0。根据能量守恒定律，初动能等于最高点的势能，即(1/2)mv0^2=mgh。解得运动员到达最高点的高度h=v0^2/(2g)。板书设计1.动力学基础知识

-牛顿运动定律

-第一定律：无外力→静止/匀速直线运动

-第二定律：F=ma

-第三定律：作用力与反作用力，大小相等、方向相反

2.摩擦力

-静摩擦力：物体相对静止

-动摩擦力：物体相对滑动

-f=μN

3.连接体问题

-特点：多个物体通过绳子、杆等连接

-分析方法：牛顿运动定律

-案例示例

4.抛体运动

-分类：平抛、斜抛、竖直抛

-运动规律：水平速度恒定，竖直速度受重力影响

-分析方法：分解为水平与竖直分量

5.动力学问题解决步骤

-确定问题

-建立模型

-应用定律

-计算求解

-结果分析

6.重点题型

-摩擦力问题：减速时间

-连接体问题：绳子张力

-抛体运动问题：竖直方向速度

-汽车启动问题：加速时间

-跳跃问题：最高点高度

板书设计以清晰的结构和简洁的语言呈现，每个部分突出重点，通过符号和图示增加艺术性和趣味性，激发学生兴趣和主动性。例如，在摩擦力部分，可以用带箭头的图示表示摩擦力的方向；在抛体运动部分，可以用简单的轨迹图来展示不同类型的抛体运动。作业布置与反馈1.作业布置

-基础知识巩固：

-请简述牛顿运动定律的基本内容及其应用。

-解释摩擦力的概念，并说明静摩擦力与动摩擦力的区别。

-分析与应用：

-一个物体以初速度v0沿水平方向抛出，重力加速度为g。求物体落地时的竖直方向速度vy。

-两个质量分别为m1和m2的物体通过一根不可伸长的绳子连接，悬挂于天花板上。求当m1和m2以相同的加速度a向上运动时，绳子所承受的张力。

-创新思维与拓展：

-结合实际生活，举例说明牛顿运动定律在交通工具中的应用。

-讨论如何利用摩擦力提高运动物体的稳定性和安全性。

2.作业反馈

-基础知识巩固：

-在批改作业