《牛頓第二定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計

1、牛頓第二定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計【教材分析】 牛頓運動定律在高考考試大綱的“知識內(nèi)容表”中，共有6個條目，其中包括“牛頓定律的應(yīng)用”，為II等級要求。牛頓第二定律的應(yīng)用，是本章的核心內(nèi)容。由于整合了物體的受力分析和運動狀態(tài)分析，使得本節(jié)成為高考的熱點和必考內(nèi)容。受力分析和運動狀態(tài)分析，是解決物理問題的兩種基本方法。并且，本單元的學(xué)習(xí)既是后繼“動能”和“動量”等復(fù)雜物理過程分析的基礎(chǔ)，也是解決“帶電粒子在電場、磁場中運動”等問題的基本方法，因而顯得十分重要。 【學(xué)情分析】 由于本單元對分析、綜合和解決實際問題的能力要求很高，不少同學(xué)在此感到困惑，疑難較多，主要反映在研究對

2、象的選擇和物理過程的分析上，對一些典型的應(yīng)用題型，如連接體問題、超重失重問題、皮帶傳動問題、斜面上的物體運動問題等，學(xué)生缺乏針對性訓(xùn)練，更缺少理性的思考和總結(jié)。 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識與技能 1、掌握牛頓第二定律的基本特征； 2、理解超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象。 二、過程與方法 1、掌握應(yīng)用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法，學(xué)會用牛頓運動定律和運動學(xué)公式解決力學(xué)問題； 2、學(xué)會連接體問題的一般解題方法； 3、掌握超重、失重在解題中的具體應(yīng)用。 三、情感態(tài)度與價值觀 1、通過相關(guān)問題的分析和解決，培養(yǎng)

3、學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神； 2、通過“嫦娥一號”的成功發(fā)射和變軌的過程，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。 【教學(xué)重點和難點】 教學(xué)重點：牛頓運動定律與運動學(xué)公式的綜合運用。 教學(xué)難點：物體受力情況和運動狀態(tài)的分析；處理實際問題時“物理模型”和“物理情景”的建立。 【教學(xué)方法和手段】 教學(xué)方法：分析法、討論法、圖示法 教學(xué)手段：計算機多媒體教學(xué)，PPT課件 【教學(xué)過程】 一、提出問題，導(dǎo)入課題 提問、討論、評價 （一）高三物理（復(fù)習(xí)）前三章的內(nèi)容及其邏輯關(guān)系是怎樣的？ （二）牛頓運動定律的

4、核心內(nèi)容是什么？ （三）如何理解力和運動的關(guān)系？ PPT展示：力和運動的關(guān)系 力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，受力作用的物體存在加速度。我們可以結(jié)合運動學(xué)知識，解決有關(guān)物體運動狀態(tài)的問題。另一方面，當(dāng)物體的運動狀態(tài)變化時，一定有加速度，我們可以由加速度來確定物體的受力。 二、知識構(gòu)建，方法梳理 （一）動力學(xué)的兩類基本問題 1已知物體的受力情況，要求確定物體的運動情況 處理方法：已知物體的受力情況，可以求出物體的合力，根據(jù)牛頓第二定律可以求出物體的加速度，在利用物體初始條件（初位置和初速度），根據(jù)運動學(xué)公式就可以求出物體的位移和速

5、度。也就是確定了物體的運動情況。 2已知物體的運動情況，要求推斷物體的受力情況 處理方法：已知物體的運動情況，由運動學(xué)公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的合外力，由此推斷物體受力情況。 （二）動力學(xué)問題的求解 1基本思路 牛頓第二定律反映的是，加速度、質(zhì)量、合外力的關(guān)系，而加速度可以看成是運動的特征量，所以說加速度是連接力和運動的紐帶和橋梁，是解決動力學(xué)問題的關(guān)鍵。 求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示：  可見，加速度是連接“力”和“運動”的橋梁。 2一般步驟： 確定研究

6、對象； 進行受力情況及運動狀態(tài)分析； 選取正方向； 統(tǒng)一單位，代入求解； 檢驗結(jié)果。 3注意事項 （1）同體； （2）同向； （3）同時； （4）同單位制（SI制）。 倡導(dǎo)對問題先作定性和半定量分析，弄清問題的物理情景、找到正確解題的關(guān)鍵，以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣。 （三）超重和失重 1描述：彈簧秤稱量物體的重量。原理：二力平衡。 2演示：物體的平衡、超重、失重。 3歸納：超重、失重的起因和表現(xiàn)  起因運算表現(xiàn)超重具有向上的加速度

7、F=m（g+a）Fmg失重具有向上的加速度F=m（g-a）F<mg 三、典題分析，引深拓展 【例1】如圖1所示為豎直平面內(nèi)的半徑為R的圓環(huán)，AB是它的豎直直徑，AC是光滑的斜面軌道。一個小球從A點由靜止開始沿AC斜面滑下，求下滑的時間。  【解析】設(shè)斜面的長度為L，夾角為，則有：L=2R/cos     （1） a=gcos      （2） L=at2/2       

8、 （3） 聯(lián)立解得：t=2（R/g）1/2 可見，小球沿光滑弦軌道下滑的時間，只與圓環(huán)的半徑有關(guān)，且等于沿直徑AB的自由落體時間。 拓展：在圖3中，AB是圓的豎直直徑，小球沿不同的光滑斜面軌道由靜止下滑，所需的時間相等。  【例2】如圖4所示，光滑曲面軌道與水平傳送帶平滑相連，但不接觸，小滑塊從曲面上A點由靜止開始滑下，在靜止的傳送帶上做勻減速運動，離開傳送帶后做平拋運動，最后落在水平地面上的P點，若傳送帶是運動的，小滑塊的落地點還在P點，那么傳送帶的運動方式為：  A一定順時針傳動 B一定逆時針傳動  

9、C可能順時針傳動 D可能逆時針傳動 【解析】小滑塊的落地點還在P點，說明小滑塊做平拋運動的初速度不變；也就是在傳送帶上做勻減速運動的加速度不變。因而，所受到向“左”的滑動摩擦力不變，所以，傳送帶沿逆時針方向傳動，或者傳送帶沿順時針方向傳動，但傳動速度小于滑塊的速度。 答案：CD 【例3】在光滑水平地面上有兩個彼此接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，若用水平推力F作用于A物體，使A、B一起向前運動，如圖5所示，求兩物體間的相互作用為多大？  【解析】由于兩物體是相互接觸的，在水平推力F的作用下做加速度相同的勻加速直線運動，是“

10、連接體”。如果把兩個物體作為一個整體，用牛頓第二定律去求加速度a是很簡便的。題目中要求A、B間的相互作用，因此必須采用隔離法，對A或B進行分析，再用牛頓第二就可以求出兩物體間的作用力。 設(shè)A、B之間的相互作用力為N，以A、B整體為研究對象，由牛頓第二定律得：F=(m1+m2)a；所以，a=F/(m1+m2) 再以B為研究對象，由牛頓第二定律可得：N=Fm2/(m1+m2) 點評：連接體的一般解題方法是，整體法求加速度，隔離法求力。 拓展： （1）其它情況不變，若將F作用于B物體，則A、B間的相互作用多大？ （2）其它情況不變，若物體與

11、地面間的動摩擦因數(shù)為?，則A、B間的相互作用多大？ 【例4】如果某個物理過程中涉及3個物體，那么，研究對象的選擇最多有幾種可能？ 【解析】令三個物體分別為A、B、C，則研究對象的選擇方式為： 一個物體：A、B、C 兩個物體：AB、AC、BC 三個物體：ABC 答案：7種 【例5】質(zhì)量為M的三角劈靜止在粗糙的水平地面上，質(zhì)量為m的滑塊在傾角為的斜面上以加速度a勻加速下滑。求三角劈對地面的壓力N和所受地面的摩擦力f。  【解析】如圖7所示，把滑塊的加速度進行正交分解。  Ax=acos；ay=asin 由于滑塊具有向下的加速度，所以處于失重狀態(tài)。整體對地面的壓力（也就是三角劈對地面的壓力）為N=（M+m）g-masin。 由于滑塊具有水平向左的加速度，用“整體法”的觀點，應(yīng)該由地面的摩擦力產(chǎn)生。即：f=max=macos 【例6】質(zhì)量為M的框架靜止于水平地面上，通過輕彈簧吊著質(zhì)量為m的物塊，如圖8所示。在物塊上下振動的某一瞬間，框架對地面的壓力為0，求此時物塊的加速度。