2024-2025学年高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案 新人教版必修1

2024-2025学年高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题（二）教案新人教版必修1课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题（二）

2.教学年级和班级：高中一年级

3.授课时间：2024-2025学年第二学期

4.教学时数：45分钟或1课时

本节课将深入探讨牛顿运动定律在实际问题中的应用，以新人教版必修1教材为基础，结合实际生活中的案例，使学生更好地理解并掌握牛顿第二定律和第三定律在解决物理问题时的运用。通过分析物体受力情况，引导学生运用牛顿定律解决问题，提高学生的逻辑思维和问题解决能力。二、核心素养目标1.物理观念：理解牛顿运动定律的本质，形成力的作用与物体运动状态的改变之间的物理观念。

2.科学思维：培养学生运用牛顿定律分析物体受力情况，解决实际问题的科学思维能力。

3.科学探究：学会设计简单的实验方案，探究物体运动与力的关系，培养科学探究精神。

4.科学态度与责任：激发学生对物理学科的兴趣，养成积极探究、严谨求实的科学态度。三、学情分析高中一年级学生在知识层面，已经掌握了力的概念、牛顿第一定律以及基础的受力分析。他们在能力上具备一定的逻辑思维和问题解决能力，但应用牛顿第二定律和第三定律解决复杂问题的经验尚浅。在素质方面，学生普遍对物理学科有兴趣，但部分学生可能存在畏惧心理，认为物理难题难以攻克。此外，学生在行为习惯上，可能存在对理论知识重视程度不够，实验探究积极性不高的问题。这些因素将对本节课的学习产生影响，因此教学过程中需注重激发学生兴趣，培养其自信心和自主学习能力，引导他们通过实际案例分析，深入理解并运用牛顿运动定律。四、教学方法与策略1.教学方法：采用讲授与讨论相结合的方式，结合案例研究和项目导向学习，引导学生深入理解牛顿运动定律的应用。

2.教学活动：设计实验活动，让学生通过实际操作，观察物体受力后的运动状态，并进行小组讨论，分析实验结果。同时，开展角色扮演游戏，让学生模拟物体间的相互作用，加深对牛顿第三定律的理解。

3.教学媒体：利用多媒体课件展示物体受力分析图、实验过程和案例，帮助学生形象地理解抽象的物理概念。同时，提供物理实验器材，让学生亲手操作，提高实践能力。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过学校在线学习平台，发布预习资料，包括牛顿运动定律的基础知识摘要和实际案例分析，明确要求学生预习相关概念。

-设计预习问题：围绕牛顿第二定律和第三定律，设计问题如“如何根据受力情况判断物体的运动状态？”和“两个物体相互作用时，力的大小和方向有什么关系？”

-监控预习进度：通过学习平台的数据反馈，了解学生的预习情况，及时给予指导。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生按照要求阅读资料，初步理解牛顿运动定律的应用。

-思考预习问题：学生对问题进行思考，记录自己的理解。

-提交预习成果：学生将预习笔记或疑问通过平台提交。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台，实现资源共享和进度监控。

作用与目的：

-让学生提前接触课程难点，为新课学习打下基础。

-培养学生独立思考和自主学习的能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个现实生活中的物体运动视频，引出牛顿运动定律的应用。

-讲解知识点：详细讲解牛顿第二定律和第三定律的原理，结合具体实例。

-组织课堂活动：设计小组讨论，分析物体受力情况，进行角色扮演游戏，模拟力的相互作用。

-解答疑问：针对学生的疑问进行解答。

学生活动：

-听讲并思考：学生专注听讲，对老师的提问进行积极思考。

-参与课堂活动：学生参与讨论和角色扮演，实际应用所学知识。

-提问与讨论：学生提出自己的疑问，与同学和老师讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：确保学生对知识点的深入理解。

-实践活动法：通过角色扮演和讨论，加强学生对知识的应用。

-合作学习法：培养学生的团队协作能力。

作用与目的：

-通过实践活动，加深对牛顿运动定律的理解，解决课程重难点。

-培养学生的问题解决能力和团队合作意识。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据课堂内容，布置相关习题，巩固学生对牛顿运动定律的理解。

-提供拓展资源：推荐一些高级的物理书籍和在线教育资源，供学有余力的学生深入学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈。

学生活动：

-完成作业：学生认真完成作业，巩固学习成果。

-拓展学习：有兴趣的学生利用拓展资源，提高自己的物理水平。

-反思总结：学生对学习过程进行反思，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生在课后继续自主学习。

-反思总结法：引导学生通过反思，促进自我提升。

作用与目的：

-巩固学生对课程重难点的掌握。

-通过拓展学习，激发学生的学术兴趣和探索精神。

-通过反思，帮助学生形成良好的学习习惯，不断提升自我。六、知识点梳理1.牛顿运动定律的基本概念

-牛顿第一定律（惯性定律）：物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

-牛顿第二定律（动力定律）：物体受到的合外力等于质量与加速度的乘积，即F=ma。

-牛顿第三定律（作用与反作用定律）：两个物体相互作用时，它们之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。

2.力与运动的关系

-力是改变物体运动状态的原因。

-力的作用效果：力可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态。

-力的合成与分解：多个力共同作用于一个物体时，可以合成为一个合力；一个力也可以分解为多个分力。

3.受力分析与运动分析

-确定物体的受力情况：分析物体受到的各个力的大小、方向和作用点。

-运动方程：根据牛顿运动定律，列出物体受力情况下的运动方程。

-解题步骤：确定正方向，受力分析，列方程，解方程，得出结论。

4.实际问题中的应用

-摩擦力问题：分析摩擦力的产生、方向和大小。

-斜面问题：分析物体在斜面上的受力情况，求解运动状态。

-弹簧问题：分析弹簧的弹力与形变量的关系，解决弹簧振子的运动问题。

5.典型案例分析

-平抛运动：分析物体在水平方向和竖直方向上的受力情况，运用牛顿运动定律解决问题。

-竖直上抛运动：分析物体在上升和下降过程中的受力情况，运用牛顿运动定律解决问题。

-水平圆周运动：分析向心力的概念，运用牛顿运动定律解决问题。

6.科学思维与解题方法

-逻辑思维：在解题过程中，要明确已知条件、未知量和需要求解的问题。

-问题分解：将复杂问题分解为若干简单问题，逐一解决。

-数理结合：运用数学工具，如代数、几何、三角函数等，解决物理问题。七、课堂小结，当堂检测1.课堂小结

-本节课我们学习了如何运用牛顿运动定律解决实际问题，特别是牛顿第二定律和第三定律在实际情境中的应用。

-强调了力的合成与分解在受力分析中的重要性，以及如何根据受力情况列出运动方程。

-通过案例分析，理解了摩擦力、斜面问题和弹簧问题的处理方法。

-培养了学生的逻辑思维和科学探究能力，特别是在问题分解和数理结合方面的应用。

2.当堂检测

-选择题：设计一些选择题，测试学生对牛顿运动定律基本概念的理解。

-计算题：布置一些实际问题的计算题，如平抛运动、竖直上抛运动和水平圆周运动，让学生运用所学知识解决问题。

-分析题：给出一些复杂的受力分析图，要求学生分析物体的受力情况，并运用牛顿运动定律进行解答。

-实验设计题：要求学生设计简单的实验，验证牛顿运动定律中的某个定律或现象。

示例题目：

选择题：

1.下列哪个选项描述的是牛顿第三定律？

A.物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

B.物体受到的合外力等于质量与加速度的乘积。

C.两个物体相互作用时，它们之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。

计算题：

2.一个物体从高度h自由落下，忽略空气阻力，求落地时的速度v。

3.一个物体沿水平面以初速度v0做匀速直线运动，受到一个恒定的摩擦力f，求物体的加速度a。

分析题：

4.分析图中物体A和B的受力情况，并求出物体A的加速度。

实验设计题：

5.设计一个实验，验证牛顿第二定律。要求记录实验数据，并分析结果。八、典型例题讲解题目：一个物体从高度h自由落下，忽略空气阻力，求落地时的速度v。

解答：根据牛顿第二定律，物体下落过程中只受重力作用，设物体的质量为m，重力加速度为g，则物体的受力方程为F=mg，向下。根据牛顿第二定律F=ma，得到物体的加速度a=g。根据运动学公式v^2=v0^2+2ax，其中v0为初速度，x为位移，由于物体从静止开始下落，所以v0=0，x=h，代入公式得到v=√(2gh)。

2.斜面问题

题目：一个物体从斜面顶端自由下滑，斜面倾角为θ，求物体下滑的加速度a。

解答：物体下滑过程中受到重力mg和斜面的支持力N，根据牛顿第二定律，物体沿斜面方向的受力方程为F=mgsinθ-N，由于物体沿斜面下滑，所以N=mgcosθ，代入得到F=mgsinθ-mgcosθ=mg(sinθ-cosθ)。根据牛顿第二定律F=ma，得到物体的加速度a=g(sinθ-cosθ)。

3.摩擦力问题

题目：一个物体在水平面上受到一个恒定的推力F，同时受到摩擦力f的作用，求物体的加速度a。

解答：物体在水平面上的受力方程为F-f=ma，由于物体受到的推力和摩擦力方向相反，所以F=f，代入得到F-F=ma，即0=ma，得到物体的加速度a=0。说明物体在水平面上受到的推力和摩擦力相等时，物体处于静止状态。

4.弹簧问题

题目：一个物体挂在弹簧上，弹簧的劲度系数为k，求物体的加速度a。

解答：物体挂在弹簧上时，受到的重力mg和弹簧的弹力Fk，根据牛顿第二定律，物体的受力方程为mg-Fk=ma。弹簧的弹力Fk=kx，其中x为弹簧的形变量，根据胡克定律，x=mg/k，代入得到mg-k(mg/k)=ma，即mg-mg=ma，得到物体的加速度a=0。说明物体挂在弹簧上时，弹簧的弹力与重力相等，物体处于静止状态。

5.连接体问题

题目：两个物体通过绳子连接在一起，一个物体挂在弹簧上，另一个物体放在水平地面上，求两个物体的加速度。

解答：设两个物体的质量分别为m1和m2，弹簧的劲度系数为k，根据牛顿第二定律，物体1的受力方程为m1g-T=m1a1，物体2的受力方程为T-m2g=m2a2，其中T为绳子的张力。由于物体1挂在弹簧上，弹簧的弹力Fk=kx，根据胡克定律，x=m1g/k，代入得到m1g-k(m1g/k)=m1a1，即m1g-m1g=m1a1，得到物体1的加速度a1=0。由于物体1静止，绳子的张力T=m1g，代入物体2的受力方程得到m1g-m2g=m2a2，即m1g-m2g=m2a2，得到物体2的加速度a2=(m1-m2)g/m2。内容逻辑关系①牛顿第一定律：物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

②牛顿第二定律：物体受到的合外力等于质量与加速度的乘积，即F=ma。

③牛顿第三定律：两个物体相互作用时，它们之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。

2.力与运动的关系

①力的作用效果：力可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态。

②力的合成与分解：多个力共同作用于一个物体时，可以合成为一个合力；一个力也可以分解为多个分力。

3.受力分析与运动分析

①确定物体的受力情况：分析物体受到的各个力的大小、方向和作用点。

②运动方程：根据牛顿运动定律，列出物体受力情况下的运动方程。

③解题步骤：确定正方向，受力分析，列方程，解方程，得出结论。

4.实际问题中的应用

①摩擦力问题：分析摩擦力的产生、方向和大小。

②斜面问题：分析物体在斜面上的受力情况，求解运动状态。

③弹簧问题：分析弹簧的弹力与形变量的关系，解决弹簧振子的运动问题。

5.典型案例分析

①平抛运动：分析物体在水平方向和竖直方向上的受力情况，运用牛顿运动定律解决问题。

②竖直上抛运动：分析物体在上升和下降过程中的受力情况，运用牛顿运动定律解决问题。

③水平圆周运动：分析向心力的概念，运用牛顿运动定律解决问题。

6.科学思维与解题方法

①逻辑思维：在解题过程中，要明确已知条件、未知量和需要求解的问题。

②