优秀教案

大同cgjyyr 2013-08-31

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优秀教案-物理

第四章牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）

★教学目标

(一) 知识与技能

1. 进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。

2. 能够从物体的受力情况确定物体的运动情况

3. 能够从物体的运动情况确定物体的受力情况

(二) 过程与方法

4. 在实际应用中帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力。

5. 让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。

6. 帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。

(三) 情感态度与价值观

7. 培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。

8. 初步培养学生合作交流的愿望，能主动与他人合作的团队精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。

★教学重点

1. 用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法

★教学难点

1. 会进行物体的受力分析

★教学过程

一、引入：

师：同学们，在前面的学习中我们学习了牛顿三大运动定律。现在我们一起回忆下牛顿三大定律是怎样的，牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态；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，加速度的方向跟作用力的方向相同；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，作用在同一条直线上。牛顿第一定律定义了力：物体的运动不需要力来维持，力是改变运动状态的原因；牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与物体的受力情况联系起来。牛顿第三定律说明了作用力与反作用力之间的关系，把相互作用的几个物体联系起来了。牛顿定律在天体运动的研究、车辆的设计等许多基础科学和工程技术中都有广泛就用。比如我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨，卫星的着落点，他们靠的是什么？就是以牛顿运动定律为理论基础。当然，由于我们目前知识的局限，我们只能处理一些简单的问题。

二、两大类型：

目前我们运用牛顿定律解决的主要是这两大类型的题目：1.从受力确定运动情况；

2.从运动情况确定受力。

那么这两类题目的解题思路是怎样的？大家思考讨论，2分钟后请同学回答。

三、从受力确定运动情况

现在我们一起来看一道例题，在我读题的过程中请大家思考以下几个问题：

1. 题目中有哪些关键词，翻译成物理语言；

2. 该题研究对象是谁？有几个物理情景，你能画出来吗？

3. 该题属于哪种类型？解题思路是什么样的？

例1、一个静止在水平地面上的物体，质量是 2kg，在 6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内的位移。

大家思考我刚才提的问题，1分钟后我请同学展示你的答案。

师：好！那我们现在需要进行受力分析，我们一起来对物体进行受力分析，按照受力分析的一般思路：

1、场力：重力

2、接触力：与物体接触的只有地面，而相互接触的两物体间的接触力最多只有两个：弹力和摩擦力。分析该题知物体与地面间有摩擦力，既然有摩擦力则一定有弹力。所以物体会受到地面给的弹力（垂直于接触面指向受力物体）和滑动摩擦力（与相对运动方向相反，大小）

3、其它已知的一些力：6.4N的水平拉力

师：物体的合外力是多少？

生：是6.4-4.2 N =2.2N

师：大家的意思是支持力与重力相互抵消，你的理由是什么？

师：科学研究必须有严谨的态度，每一个结论都必须有客观依据，不可想当然，主观臆断，甚至公式中每一个“＋”、“－”号，必须有根据。

师：对于N为什么与G大小相等，我们需要用到牛顿第一定律，从牛顿第一定律我们知道，如果物体不受力或受力平衡，物体将静止或匀速直线运动，反之亦成立。我们将定律内容扩展后亦成立：如果物体在某一方向上不受力或受力平衡，物体在该方向上将静止或匀速。反之亦成立。题中物体只是在水平方向上运动，竖直方向上位置未发生变化即竖直方向是静止的，所以物体竖直方向上受力平衡。上面关于牛顿第一定律的运用大家一定要记住，在以后的运用中逐步掌握。

师：大家能不能判断该物体做什么运动？判断的依据是什么？

生：匀变速直线运动。因为物体所受的合外力是定的，所以加速度也是恒定的，物体做的是匀变速直线运动。

师：好，下面请同学们各自完成速度和位移的求解，我请两位同学上来展示。

四、根据运动情况确定物体的受力

现在我们看一下例2，仍然是在我读题的过程中思考以下几个问题：

1.题目中有哪些关键词，翻译成物理语言；

2.该题研究对象是谁？有几个物理情景，你能画出来吗？

3.该题属于哪种类型？解题思路是怎样的？

例2、一个滑雪的人质量是 75 kg，以v₀＝2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°。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）

师：好！根据这个思路，先请同学们用运动学公式求解出人滑雪的加速度。大家有几种方法解出加速度的大小。

师：结果如何？

生：求得加速度大小为4m/s²，方向沿斜面向下。据求得合外力大小为300N，方向沿斜面向下。

师：现在我们一起来对物体进行受力分析。看看该合力由哪些力合成。按照受力分析的一般思路。

1、非接触力：重力

2、接触力：与人接触的只有斜面，而相互接触的两物体间的接触力最多只有两个：弹力和摩擦力。分析该题知人与斜面间有摩擦力，既然有摩擦力则一定有弹力。所以人会受到斜面给的弹力（垂直于接触面指向受力物体）和滑动摩擦力（与相对运动方向相反）

3、其它已知的一些力：空气阻力。

师：就是这三个力合起来大小为300N，方向沿斜面向下。这三个力中重力G是已知的，那如何根据合力及重力的大小G来求解阻力F呢？

师：大家在解题过程中要养成规范的好习惯，大家对照课本上的解题过程讨论下规范解题应如何解？

五、总结分析

1．加速度a是联系运动和力的桥梁。牛顿第二定律公式（F=ma）和运动学公式（匀变速直线运动公式，等）中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。由物体的受力情况，利用牛顿第二定律可以求出加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，利用运动学公式可以求出加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。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。

2 运用牛顿运动定律解题的步骤是怎样的？

好，现在检测下大家的学习效果，请大家首先思考这两道题。

六、练习

练习1：一木箱质量为ｍ，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方的力推木箱，使木箱在水平面上做匀加速运动。Ｆ与水平方向成θ角，求经过ｔ秒时木箱的速度。

练习2：例2中如果忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大? 如果坡长只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？如果下坡后立即滑上一个30°的斜坡。请问滑雪者最高能上升多高？