人教版高中物理必修第一册：4.5 牛顿运动定律的应用教案

4.5牛顿运动定律的应用

〖教材分析〗

牛顿第二定律是学生首次接触，而它将伴随着学生整个高中三年。本节课主

要是运用牛顿三大定律去解决实际问题。培养学生解题能力，逻辑思维能力等。

在对物体受力分析时要正确引导学生，受力分析的顺序，做到不漏不多；强化他

们正交分解法的使用和数学三角函数的应用。逐渐的把握好牛顿定律应用的解题

思路和方法。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。

科学思维：能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。

科学探究：能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。

科学态度与责任：会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。

〖教学重点与难点〗

重点：1、已知物体受力情况，求物体的运动情况。

2、已知物体运动情况，求物体的受力情况。

难点：1、物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和

运用。

2、正交分解法。

〖教学方法〗

创设情境导入课题，合作交流，总结规律，实例分析，拓展提升，讲练相结合。

〖教学准备〗

多媒体课件。

〖教学过程〗

一、新课引入

通过多媒体课件动图展示：列车进站。

为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时

总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？

复习牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反

比，加速度的的方向跟作用力的方向相同。

F=ma，F指的是物体所受的合力，m为物体的质量，a是物体的加速度，注

意方向。

牛二定律确定了力和运动情况的关系，为此我们再举几个例子。

二、新课教学

（一）从受力确定运动情况

如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过

运动学的规律确定物体的运动情况。

处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律

求加速度，再用运动学公式求所求量。为此我总结了，解题的一般步骤。

解题的一般步骤：

（1）确定研究对象，构建模型：

（2）对这个物体进行受力分析：

顺序是：重力（mg）→支持力（弹力FN）→其它→摩擦力（Ff）

（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式

（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合

水平或竖直方向：F合=运动方向的力-反向的力

建立坐标系：x、y轴：F合=运动方向的力-反向的力

（5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma

（6）画运动草图，应用运动学公式

速度公式：vt=vo+at

1

位移公式：xvtat2求未知

02

22

导出公式：vt－v0=2ax

例题1: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

其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，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

调节冰壶的运动。

（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

开始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？

分析(1)由解题步骤来求解即可。

（2）注意第一阶段的末速度是第二阶段的初速度。

解：（1）确定研究对象，构建模型：

（2）对这个物体进行受力分析：

①竖直向下的重力mg；

②地面对物体向上的支持力FN

③水平向左的摩擦力Ff。

（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式

（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合

物体向右减速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg

和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。

即y轴方向：mg=FN

在x轴方向：F合=运动方向的力-反向的力=0－Ff

（5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。

-Ff=ma1

Ff=μFN

联立得：-μmg=ma1

2

代入数据得：a1=-0.2m/s

（6）画运动草图，应用运动学公式：

22

导出公式：vt－v0=2a1x1

代入数据得：x1=28.9m

（2）同理，设冰壶滑行10m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有，

22

v10＝v0＋2a1x10

冰壶后一段运动的加速度为

22

a2＝－µ2g＝－0.02×0.9×10m/s＝－0.18m/s

222

滑行10m后为匀减速直线运动，由v－v10＝2ax2，v＝0，得

22

v10v02a1x10

x221m

2a22a2

第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m

（二）从运动情况确定受力

如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿

第二定律确定就可以确定物体所受的力。

处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速

度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。

和前面的在第四第五步，相反。

例题2、一个滑雪的人，质量m=75Kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加

速滑下，山坡的倾角θ=30o，在t=5s的时间内滑下的路程x=60m，求滑雪人

受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。

解：（1）确定研究对象，构建模型：

（3）对这个物体进行受力分析：

①竖直向下的重力mg；

②地面对物体向上的支持力FN

③沿斜面向上的阻力Ff。

（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式

（4）运动分析：判断物体的运动方向，求合力F合

物体向右减速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg

和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。

0

即y轴方向：mgcos30=FN

0

在x轴方向：F合=运动方向的力-反向的力=mgsin30－Ff

（5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。

mgsinFfma

（6）画运动草图，应用运动学公式：

1

位移公式：xvtat2

02

代入数据得：a=4m/s2

把a=4代入得：mgsinθ-Ff=ma

代入数据得：Ff=75N

可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。求加速度是解

决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题

的关键。

〖板书设计〗

4.5牛顿运动定律的应用

一、从受力确定运动情况

如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再

通过运动学的规律确定物体的运动情况。

处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定

律求加速度，再用运动学公式求所求量。

二、从运动情况确定受力

如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿

第二定律确定就可以确定物体所受的力。

处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速

度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。

〖教学反思〗

1、在授课过