《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》設(shè)計(jì)

《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解什么是汽車安全運(yùn)行距離，并會(huì)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解汽車安全運(yùn)行距離，深化對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解和認(rèn)識(shí)。2.會(huì)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解交通事故中的受力問題。3.從牛頓定律角度了解安全帶，氣囊等裝置能減小交通事故傷害的物理道理。過程與方法1.在對(duì)問題的探究活動(dòng)中體會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的一般過程和方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的、富有震撼力的問題情境，激發(fā)學(xué)生探究問題的熱情。2.領(lǐng)會(huì)安全行駛的要素，增強(qiáng)安全意識(shí)，更加珍愛生命，遵守交通規(guī)則。教學(xué)重點(diǎn)牛頓運(yùn)動(dòng)定律在汽車安全運(yùn)行中的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)情景選擇與其研究對(duì)象相適應(yīng)的物理模型。會(huì)根據(jù)情況忽略次要因素，利用物理知識(shí)分析生活中行車安全問題教學(xué)過程導(dǎo)入汽車已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)的主要交通工具，它給人們的日常生活帶來了很大的便捷，但同時(shí)我們也都知道，隨著汽車數(shù)量的增加，每年因交通事故而死亡的人數(shù)及經(jīng)濟(jì)損失都是十分驚人的，2022年，全國共發(fā)生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失億元。這個(gè)話題很沉重，今天我們利用所學(xué)知識(shí)來分析這起交通事故，希望它能夠給我們帶來一些啟示！（板書課題）牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。下面我們來看一起交通事故，事件回放：2022年某某駕駛別克小轎車與三位同事共四人一同前往山西游玩，在高速公路最外側(cè)車道行駛途中發(fā)現(xiàn)前面有一輛大貨車，當(dāng)時(shí)車速很快（120km/h)，但司機(jī)并沒有減速而是向右側(cè)打輪駛進(jìn)應(yīng)急車道欲強(qiáng)行超車，駛?cè)霊?yīng)急車道后，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方不遠(yuǎn)處有一輛故障車正在維修，雖采取緊急制動(dòng)，但還是以60km/h的速度與故障車相撞，造成一人重傷，三人輕傷，小轎車完全報(bào)廢的重大交通事故。這個(gè)事故與我們所學(xué)的知識(shí)有什么聯(lián)系？你會(huì)從哪些方面進(jìn)行關(guān)注？（學(xué)生回答：初速度、加速度、安全距離）如何研究？需要做什么？（一）引導(dǎo)學(xué)生建立物理情景，對(duì)汽車制動(dòng)過程進(jìn)行逐步分析（1）畫出運(yùn)動(dòng)草圖。標(biāo)出速度、加速度、時(shí)間（2）汽車制動(dòng)過程受什么力？畫出受力示意圖。（二）求安全距離請(qǐng)大家根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，計(jì)算小轎車司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況時(shí)與故障車相距多遠(yuǎn)？已知：發(fā)現(xiàn)情況時(shí)小轎車車速約為120km/h，司機(jī)反應(yīng)時(shí)間約，剎車時(shí)汽車受到的制動(dòng)阻力的大小約為汽車重力的倍。(學(xué)生活動(dòng))教師小結(jié)：題型：已知受力求運(yùn)動(dòng)方法：加速度是連接力和運(yùn)動(dòng)的橋梁，根據(jù)受力分析求出合力，應(yīng)用牛頓第二定律求加速度，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解相應(yīng)物理量。本事故中，小轎車司機(jī)犯了什么錯(cuò)？（超速，占用應(yīng)急車道超速），那么故障車司機(jī)有錯(cuò)嗎？（學(xué)生不一定會(huì)回答）若要避免車禍的發(fā)生，故障車應(yīng)把警告標(biāo)志放置在距離來車方向至少多少米處？(學(xué)生活動(dòng))根據(jù)交通安全法第六十八條規(guī)定：機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛發(fā)生故障時(shí)，警告標(biāo)志應(yīng)當(dāng)設(shè)置在故障車來車方向150m以外1.反應(yīng)時(shí)間：駕駛員接收到停車信號(hào)直至做出相應(yīng)操作所用時(shí)間，這段時(shí)間里的車行駛距離為反應(yīng)距離。問：這段時(shí)間里汽車做什么運(yùn)動(dòng)？速度還來不及變化----勻速直線（理想化）2.制動(dòng)距離：車制動(dòng)開始到停止所駛過的距離----------勻變速直線（理想化）問：這段時(shí)間里汽車做什么運(yùn)動(dòng)？-------理想化抽象為：勻變速直線運(yùn)動(dòng)3.安全距離是反應(yīng)距離和制動(dòng)距離之和。根據(jù)你的計(jì)算，你認(rèn)為影響汽車安全距離的因素有哪些？展示相關(guān)圖片，進(jìn)一步討論在駕駛過程中超速、天氣情況惡劣、酒后駕車，疲勞駕駛等對(duì)安全距離的影響。（討論與交流）如果該駕駛員是酒后駕車，對(duì)駕駛員有什么影響？那么安全距離又會(huì)怎么樣？提示：血液中的酒精會(huì)使人的反應(yīng)時(shí)間至少增加3倍以上。請(qǐng)大家計(jì)算學(xué)生計(jì)算回答結(jié)果：所以，酒后駕車是非常危險(xiǎn)的，它是發(fā)生交通事故的主要因素之一。過渡：那么在事故中車和人受到到得沖擊力多大？（三）事故中車與人的受力分析教學(xué)若兩輛車相撞后一起運(yùn)行了停止運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)大家估算汽車和駕駛員受到多大的沖擊力（其它力忽略不計(jì)）？已知：小轎車車身質(zhì)量（不含乘坐人員）約為1400kg，人的質(zhì)量約為70kg，與故障車相撞時(shí)車速大約60km/h（約17m/s）。分析：對(duì)車做受力分析，和撞擊力相比，車受到的摩擦力，空氣阻力等都可以忽略不計(jì)（合理近似）。所以車受到的合外力就等于車受到的撞擊力。由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)：Vt=0V0=60m/sa=(Vt-V0)/t=(0-17)/=-850m/s2負(fù)號(hào)表示加速度的方向與車的運(yùn)行方向相反。由牛頓第二定律:F=ma=1680×（-850）=×106N相當(dāng)于質(zhì)量為140噸的重物豎直壓汽車的撞擊部位上，車的結(jié)果如何？對(duì)人做受力分析注意提示：對(duì)人的分析中三個(gè)牛頓運(yùn)動(dòng)定律都有體現(xiàn)。（1）車停止運(yùn)動(dòng)后人仍以17m/s的速度前進(jìn)——第一定律（慣性定律）（2）人停是由于（擋風(fēng)玻璃或安全氣囊的）阻力作用的結(jié)果——第二定律（力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）（3）人與擋風(fēng)玻璃安全氣囊之間的作用是相互的——第三定律Vt=0V0=60m/sa=(Vt-V0)/t=(0-17)/=-850m/s2負(fù)號(hào)表示加速度的方向與車的運(yùn)行方向相反。由牛頓第二定律:F=ma=70×（-850）=-6×104N這又相當(dāng)于質(zhì)量多大的重物的擠壓？6噸（相當(dāng)于一頭非洲雄性大象，長到十五歲左右的時(shí)候，它的身長就達(dá)到了八米以上；身高達(dá)到四米上下體重，達(dá)到七至八噸，即一萬四千斤至一萬六千斤），人會(huì)如何？事故回放，事故造成一人重傷，三人輕傷，這又是為什么？（四）汽車安全運(yùn)行設(shè)施簡介提