2024-2025学年高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教学设计 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）教学设计新人教版必修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：2024-2025学年高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题（二）教学设计

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年10月26日星期四第2节课

4.教学时数：1课时

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同学们，今天我们要一起走进物理的奇妙世界，探索牛顿运动定律的奥秘。在这节课中，我们将深入探讨如何运用牛顿运动定律解决实际问题。让我们一起开启这段精彩的物理之旅吧！🚀🌟核心素养目标1.培养科学思维，学会从物理现象中抽象出物理模型，运用牛顿运动定律分析物体的运动状态。

2.提升问题解决能力，学会运用数学工具和物理定律解决实际问题，提高逻辑推理和计算技能。

3.增强科学探究意识，通过实验和观察，理解力的作用效果，培养科学实验操作能力。

4.强化科学态度与责任，认识到物理知识在生活中的应用价值，激发对科学研究的兴趣和热情。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们在上学期已经学习了牛顿第一定律和第二定律，对力的概念、物体的运动状态以及加速度等基本概念有了初步的了解。他们已经能够运用这些知识来分析简单的直线运动问题。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高一学生对物理学科普遍抱有浓厚的兴趣，他们喜欢通过实验和观察来理解物理现象。在学习能力方面，同学们具备一定的逻辑推理和数学计算能力，但部分同学在处理复杂问题时可能会感到困难。学习风格上，有的同学偏好通过实验直观理解物理概念，而有的同学则更倾向于通过数学推导来解决问题。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在本节课中，学生可能会在以下方面遇到困难：一是如何将牛顿运动定律应用于复杂的多力作用问题；二是如何处理非惯性参考系中的运动问题；三是如何将实际问题转化为物理模型进行分析。此外，部分同学可能在计算过程中出现错误，或者对物理量的单位和量纲不够敏感，这些都是需要我们关注和引导的地方。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：结合实例，清晰讲解牛顿运动定律的应用步骤，帮助学生建立解题思路。

2.讨论法：组织学生分组讨论复杂问题，鼓励他们提出自己的观点和解决方案，培养团队合作能力。

3.实验法：通过实验演示牛顿运动定律的实际效果，让学生直观感受物理规律。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT展示牛顿运动定律的相关知识，提高课堂信息传递效率。

2.在线资源：推荐相关物理教学视频和在线资源，拓展学生的学习渠道。

3.实验软件：使用物理仿真软件，让学生在虚拟环境中进行实验，加深对物理概念的理解。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。例如，要求学生预习牛顿第二定律的公式推导过程。

-设计预习问题：围绕牛顿运动定律的应用，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。如：“如何判断一个物体是否处于平衡状态？”

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。例如，通过预习报告或在线测试来检查学生的预习情况。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解牛顿第二定律的基本概念。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。例如，学生可能会思考如何将牛顿第二定律应用于斜面问题。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。学生可以通过制作思维导图来展示对牛顿第二定律的理解。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过实际案例，如汽车刹车时的运动，引出牛顿运动定律的应用，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解牛顿第二定律的公式及其应用，结合实例帮助学生理解。例如，讲解如何计算物体在恒力作用下的加速度。

-组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析实际问题，如如何计算一个物体在斜面上的加速度。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。例如，解释为什么在斜面上的物体会有额外的力。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论，体验牛顿第二定律在解决实际问题中的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解牛顿第二定律。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握牛顿第二定律的应用。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置与牛顿运动定律相关的练习题，巩固学习效果。例如，设计一个关于自由落体运动的计算题。

-提供拓展资源：提供与牛顿运动定律相关的拓展资源，如科普书籍、在线课程等，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。例如，指出学生在解题过程中的错误，并提供纠正方法。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。例如，学生可以反思自己在解题过程中的难点和易错点。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的牛顿运动定律知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。教学资源拓展1.拓展资源：

-牛顿运动定律的历史背景：介绍牛顿运动定律的发现过程，包括牛顿的生平、科学贡献以及他在物理学史上的地位。

-牛顿运动定律的数学表达式：详细解释牛顿第二定律的数学表达式\(F=ma\)，包括力、质量和加速度之间的关系。

-力的分解与合成：讲解如何将一个力分解为多个分力，以及如何将多个分力合成一个力。

-牛顿运动定律的应用实例：提供一些实际生活中的实例，如汽车刹车、抛物运动、火箭发射等，展示牛顿运动定律的应用。

-动能和势能：介绍动能和势能的概念，以及它们如何与牛顿运动定律相关联。

-惯性与非惯性参考系：讨论惯性与非惯性参考系的概念，以及它们在牛顿运动定律中的应用。

2.拓展建议：

-阅读牛顿的《自然哲学的数学原理》：推荐学生阅读牛顿的经典著作，了解牛顿运动定律的原始表述和理论框架。

-制作牛顿运动定律的学习卡片：让学生制作包含牛顿第二定律、第三定律和惯性概念的学习卡片，以便于复习和记忆。

-观看科普视频：推荐观看关于牛顿运动定律的科普视频，如TED讲座、科学频道纪录片等，以更直观的方式理解物理概念。

-实验探究：鼓励学生参与物理实验，如利用牛顿第二定律测量物体的加速度，通过实验数据来验证理论。

-编写物理小论文：指导学生选择一个与牛顿运动定律相关的主题，撰写一篇小论文，展示对这一知识点的深入理解和分析。

-参加物理竞赛：鼓励学生参加物理竞赛，如全国中学生物理竞赛，通过竞赛来提升物理知识和解决问题的能力。

-讨论小组：组织学生成立讨论小组，定期讨论与牛顿运动定律相关的问题，通过团队合作来加深对知识点的理解。

-制作物理模型：让学生尝试制作简单的物理模型，如简易的斜面、滑轮系统等，通过实际操作来理解力的作用效果。

-应用软件学习：推荐使用物理仿真软件，如PhETInteractiveSimulations，让学生通过虚拟实验来探索牛顿运动定律的应用。

-研究历史人物：让学生研究与牛顿运动定律相关的历史人物，如伽利略、开普勒等，了解科学家的研究方法和思维过程。典型例题讲解例题1：

一辆汽车以恒定速度\(v=20\,\text{m/s}\)行驶在平直的公路上，突然刹车，刹车过程中汽车受到的阻力\(F=800\,\text{N}\)。假设汽车的质量\(m=1200\,\text{kg}\)，求汽车刹车到停止所需的时间\(t\)。

解答：

首先，根据牛顿第二定律\(F=ma\)，可以求出汽车的加速度\(a\)：

\[a=\frac{F}{m}=\frac{800\,\text{N}}{1200\,\text{kg}}=\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\]

由于汽车是减速运动，加速度\(a\)为负值，即\(a=-\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\)。

\[0=20\,\text{m/s}+\left(-\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\right)t\]

\[t=\frac{20\,\text{m/s}}{\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2}=30\,\text{s}\]

例题2：

一个物体从静止开始沿斜面向下加速运动，斜面倾角为\(\theta=30^\circ\)，物体与斜面之间的动摩擦系数\(\mu=0.2\)。求物体在斜面上的加速度\(a\)。

解答：

首先，计算物体受到的重力分量\(mg\sin\theta\)和摩擦力\(f=\mumg\cos\theta\)：

\[mg\sin\theta=10\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2\times\sin30^\circ=49\,\text{N}\]

\[f=0.2\times10\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2\times\cos30^\circ=8.49\,\text{N}\]

由于物体向下加速，加速度\(a\)的方向与重力分量方向相同，因此：

\[a=\frac{mg\sin\theta-f}{m}=\frac{49\,\text{N}-8.49\,\text{N}}{10\,\text{kg}}=4.051\,\text{m/s}^2\]

例题3：

一个质量为\(m=5\,\text{kg}\)的物体在水平面上受到一个水平推力\(F=10\,\text{N}\)，物体与水平面之间的动摩擦系数\(\mu=0.3\)。求物体在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，计算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.3\times5\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=14.7\,\text{N}\]

由于摩擦力大于推力，物体将保持静止状态，因此加速度\(a=0\)。

例题4：

一个质量为\(m=3\,\text{kg}\)的物体在水平面上受到一个水平推力\(F=6\,\text{N}\)，物体与水平面之间的动摩擦系数\(\mu=0.4\)。求物体在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，计算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.4\times3\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=11.76\,\text{N}\]

由于推力小于摩擦力，物体将无法移动，因此加速度\(a=0\)。

例题5：

一个质量为\(m=2\,\text{kg}\)的物体在水平面上受到一个水平推力\(F=4\,\text{N}\)，物体与水平面之间的动摩擦系数\(\mu=0.2\)。求物体在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，计算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.2\times2\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=3.92\,\text{N}\]

由于推力大于摩擦力，物体将开始加速运动。使用牛顿第二定律\(F-f=ma\)来计算加速度\(a\)：

\[a=\frac{F-f}{m}=\frac{4\,\text{N}-3.92\,\text{N}}{2\,\text{kg}}=0.04\,\text{m/s}^2\]教学反思与总结这节课，我们一起探讨了牛顿运动定律在解决实际问题中的应用，学生们在课堂上表现得非常积极，通过讨论和实验，他们对物理概念有了更深的理解。下面，我想从教学反思和总结两个方面来谈谈我的体会。

在教学过程中，我尝试了多种教学方法，比如通过实例引入新课，让学生在熟悉的生活场景中感受物理规律；又比如设计小组讨论，鼓励学生互相学习，共同进步。我发现，这些方法都取得了不错的效果。学生们在讨论中能够积极发表自己的观点，互相启发，这种合作学习的氛围让我感到非常欣慰。

在教学策略上，我注重了以下几点：

1.引导学生自主探索：在课前，我发布了