2024-2025学年新教材高中物理第四章运动和力的关系第五节牛顿运动定律的应用教案新人教版必修1

PAGE1-第5节牛顿运动定律的应用问题与目标1.能运用牛顿运动定律解答一般的动力学问题。2.理解运用牛顿运动定律解题的基本方法，即首先对探讨对象进行受力和运动状况的分析，然后用牛顿运动定律把二者联系起来。3.在分析解题的过程中学习体会一些详细有效的方法。比如，如何建立恰当的坐标系进行解题等。重点与难点重点由受力确定运动状况。由运动确定受力状况。难点动力学两类基本问题的分析解决方法。正交分解法。教学打算老师要求教学课件学生要求复习牛顿其次定律，预习新课教学过程一、导入新课为了尽量缩短停车时间，旅客依据站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能精确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的？二、新课教学在之前的课程中，我们学习了牛顿其次定律，讲解了它的简洁应用。物理是来源于生活，应用于生活的。那么我们如何运用牛顿其次定律解决生活中一些问题呢？我们先看一下课本第97页上的例一。例一运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的状况下，最终停在远处的某个位置。按竞赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调整冰壶的运动。（1）运动员以3.4m/s的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g取10m/s2。（2）若运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后起先在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？【老师活动】引导学生们自主思索，使学生们相识到应当由受力分析出物体的加速度，再依据牛顿其次定律、加速度和直线运动的学问来解决问题。【学生活动】依据老师引导，说出解题的大致思路。分析（1）对物体进行受力分析后，依据牛顿其次定律可以求得冰壶滑行时的加速度，再结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰壶滑行的距离。（2）冰壶在滑行10m后进入冰刷摩擦后的冰面，动摩擦因数变更了，所受的摩擦力发生了变更，加速度也会变更。前一段滑行10m的末速度等于后一段运动的初速度（图4.5-2）。依据牛顿其次定律求出后一段运动的加速度，并通过运动学规律求出冰壶在后一段过程的滑行距离，就能求得比第一次多滑行的距离。【老师活动】与学生探讨冰壶受力状况，如下图4.5-31.物体受到三个力的作用：重力G，方向竖直向下；地面对物体的支持力FN，竖直向上；摩擦力Ff，水平向左.物体在竖直方向上没有发生位移，没有加速度，所以重力G和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受合力等于摩擦力F：的大小取水平向左的方向为正方向，则物体受的合力F=Ff，方向水平向左.2.冰壶滑行前10m受的摩擦力与后来的不同，也就是两个阶段冰壶所受的合力恒定但大小不同，产生了不同的加速度，而冰壶所做的运动都是匀变速直线运动。答案（1）首先选择滑行的冰壶为探讨对象，选取冰壶运动方向为正方向。滑动摩擦力的方向与运动方向相反，则依据牛顿其次定律，冰壶的加速度为加速度为负值，方向跟x轴正方向相反。将代入，得冰壶的滑行距离为冰壶滑行了28.9m（2）设冰壶滑行10m后的速度为v10，则对冰壶的滑行距离为冰壶后一段运动的加速度为滑行10m后为匀减速直线运动，由，，得其次次比第一次多滑行了其次次比第一次多滑行了2.1m依据上面这个例题，我们可以大致总结出由受力状况确定物体的运动状况大致分为以下几步：（1）确定探讨的对象，并依据探讨对象确定正方向。对探讨对象进行受力分析并画出受力分析图。在受力图上以受力中心为原点，尽可能多的力在坐标轴上为原则建立直角坐标系。分别求出x、y轴的合力，运用牛顿其次定律依据合力大小求出加速度大小。与题中所给的条件相结合，选择恰当的运动学公式，求出所需的物理量。接下来我们再探讨一下另一种状况：由运动状况确定受力。例二一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10m/s2。分析由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能干脆求滑雪者受到的阻力。应依据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的加速度，然后，对滑雪者进行受力分析。滑雪者在下滑过程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。通过牛顿其次定律可以求得滑雪者受到的阻力。【老师活动】引导学生正确建立坐标系，说明目的；确定运动的正方向。画出受力分析图，把不在坐标轴上的力进行正交分解。答案以滑雪者为探讨对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系，滑雪者的运动方向为正方向。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。依据匀变速直线运动规律，有：其中则有依据牛顿其次定律，有y方向x方向得其中，，则有依据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为650N，方向垂直斜面对下。滑雪者受到的阻力大小为75N，方向沿山坡向上。依据上面这个例题，我们可以大致总结出由运动状况确定物体的受力状况大致分为以下几步：（1）确定探讨的对象，并依据探讨对象的运动方向确定正方向。（2）对探讨对象进行受力分析并画出受力分析图。（3）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。（4）依据牛顿其次定律列方程，求出物体所受的合力。（5）依据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。三、课堂小结这节课我通过两个例题，把两种物理问题探讨出解题过程，确定解题思路。四、作业设计完成课本第100页练习题。课堂练习1.可爱的企鹅喜爱在冰面上玩耍.如图所示，有一只企鹅在水平冰面上，靠爪抓冰面，先沿直线以的加速度由静止起先“奔跑”4s，接着突然卧倒，以肚皮贴着冰面对前滑行.若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数，空气阻力不计，.求：（1）企鹅加速“奔跑”阶段的最大速度；（2）企鹅从起先“奔跑”起10s内通过的路程.2.小王用水平方向的推力推一个质量为的箱子匀速前进，如图甲所示，取。（），求：（1）箱子与水平地面间的动摩擦因数；（2）若小王不变更拉力的大小，只把力的方向变为与水平方向成角斜向上拉静止的这个箱子，如图乙所示，拉力作用后撤去，箱子最多还能运动多长距离？答案1.答案：（1）解法一：企鹅匀加速过程的最大速度解得.解法二：同解法一解法三：作出企鹅运动过程中的图象如图所示在0~4s内，企鹅的加速度，即图线的斜率为则.（2）解法一：对企鹅匀减速过程，加速度大小为企鹅起先匀减速至停下用时，说明10s末企鹅仍在滑行企鹅匀加速位移匀减速位移故总位移可见，企鹅从起先“奔跑”起10s内通过的路程为11.5m.解法二：对企鹅匀减速过程，加速度大小为企鹅起先匀减速至停下用时，说明10s末企鹅仍在滑行则企鹅在12s内的位移为企鹅在10～12s内的位移为，其中，则可知，企鹅从起先“奔跑”起10s内通过的路程为.解法三：4s后匀减速运动过程的加速度大小因为故匀减速运动的时间即由图象可知图线与坐标轴所围成图形的面积表示位移则.解析：2.答案：（1）在图甲状况下，箱子受力如图，由平衡条件得,,而联立解以上三式得而（2）在图乙状况下，箱子先以加速度做匀加速运动，然后以加速度做匀减速运动直到停止,,解得板书设计第5节牛顿运动定律的应用1.由受力状况确定物体的运动状况（1）确定探讨的对象，并依据探讨对象确定正方向。（2）对探讨对象进行受力分析并画出受力分析图。（3）在受力图上以受力中心为原点，尽可能多的力在坐标轴上为原则建立直角坐标系。分别求出x、y轴的合力，运用牛顿其次定律依据合力大小求出加速度大小。（4）与题中所给的