2024-2025學年新教材高中物理 第4章 牛頓運動定律 素養(yǎng)培優(yōu)課4 動力學中的三類典型問題教案 粵教版必修第一冊

2024-2025學年新教材高中物理第4章牛頓運動定律素養(yǎng)培優(yōu)課4動力學中的三類典型問題教案粵教版必修第一冊學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內(nèi)容2024-2025學年新教材高中物理第4章“牛頓運動定律”素養(yǎng)培優(yōu)課4，以粵教版必修第一冊為依據(jù)，本節(jié)課將深入探討動力學中的三類典型問題。教學內(nèi)容包括：

1.摩擦力問題：分析靜摩擦力與動摩擦力的區(qū)別，探討摩擦力在物體運動中的作用。

2.連接體問題：研究兩個或多個物體通過繩子、桿等連接方式組成的系統(tǒng)，運用牛頓運動定律分析其運動狀態(tài)。

3.拋體問題：探討在重力作用下，物體做拋體運動時的運動規(guī)律，分析初速度、發(fā)射角度等因素對運動軌跡的影響。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生運用牛頓運動定律解決實際問題的能力，提升以下學科核心素養(yǎng)：

1.物理觀念：理解摩擦力、連接體和拋體運動的物理本質(zhì)，形成系統(tǒng)的動力學觀念。

2.科學思維：通過分析三類典型問題，鍛煉邏輯推理、數(shù)學運算和模型構(gòu)建的科學思維能力。

3.科學探究：培養(yǎng)學生合作探究、實驗驗證和問題解決的能力，激發(fā)科學探究的興趣。

4.科學態(tài)度與責任：培養(yǎng)學生尊重事實、嚴謹求實的科學態(tài)度，增強社會責任感和應(yīng)用物理知識解決實際問題的意識。教學難點與重點1.教學重點

-理解并掌握摩擦力的計算方法，包括靜摩擦力和動摩擦力的區(qū)分及應(yīng)用。

-掌握連接體問題的分析方法，能夠正確運用牛頓第二定律和第三定律。

-理解拋體運動的規(guī)律，能夠求解不同拋體問題中的速度、位移等物理量。

2.教學難點

-摩擦力的方向判斷：學生需要理解摩擦力總是與物體運動或趨勢方向相反，但有時在實際問題中判斷摩擦力的方向較為復雜。

-連接體系統(tǒng)的動態(tài)分析：如何將連接體看作一個整體，運用牛頓運動定律解題，并處理內(nèi)部力的關(guān)系。

-拋體運動中的角度問題：學生需要理解發(fā)射角度對拋體運動軌跡的影響，以及如何將斜拋運動分解為水平和豎直兩個分量進行計算。

-實際問題與物理模型的建立：學生往往在將現(xiàn)實問題抽象為物理模型時遇到困難，需要培養(yǎng)模型構(gòu)建的能力。教學資源1.硬件資源：

-牛頓擺、滑輪組、斜面等實驗器材；

-電子秤、計時器、角度測量儀等測量工具；

-投影儀、白板、多媒體教學設(shè)備。

2.軟件資源：

-物理教學軟件（如模擬實驗、動畫演示等）；

-動力學問題案例分析PPT；

-牛頓運動定律相關(guān)教學視頻。

3.課程平臺：

-在線學習平臺（用于發(fā)布學習資料、作業(yè)和討論）；

-學校教學管理系統(tǒng)（用于記錄學生學習進度和成績）。

4.信息化資源：

-電子教材、教案、習題庫；

-網(wǎng)絡(luò)教學資源庫（包括教學視頻、動畫、虛擬實驗等）。

5.教學手段：

-講授與演示；

-分組討論與合作學習；

-實驗操作與數(shù)據(jù)采集；

-交互式教學與問題解決。教學過程設(shè)計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對動力學問題的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道什么是動力學問題嗎？在我們的日常生活中，有哪些現(xiàn)象與動力學有關(guān)？”

展示一些與動力學相關(guān)的圖片或視頻片段，如車輛啟動、運動員拋球等，讓學生初步感受動力學現(xiàn)象。

簡短介紹動力學的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎(chǔ)。

2.動力學基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解動力學的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解動力學的定義，包括牛頓運動定律等基本原理。

詳細介紹摩擦力、連接體和拋體運動等動力學問題的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學生理解。

通過實例或案例，讓學生更好地理解動力學在實際應(yīng)用中的作用。

3.動力學問題案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解動力學問題的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的動力學案例進行分析，如斜面上的物體運動、汽車急剎車等。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解動力學問題的多樣性或復雜性。

引導學生思考這些案例對實際生活或?qū)W習的影響，以及如何應(yīng)用動力學知識解決實際問題。

小組討論：讓學生分組討論動力學問題的未來發(fā)展或改進方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與動力學相關(guān)的主題進行深入討論，如摩擦力在生活中的應(yīng)用、連接體問題的解決方法等。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對動力學問題的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)動力學問題的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括動力學基本概念、案例分析等。

強調(diào)動力學在現(xiàn)實生活或?qū)W習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應(yīng)用動力學知識。

布置課后作業(yè)：讓學生撰寫一篇關(guān)于動力學問題的短文或報告，以鞏固學習效果。知識點梳理1.牛頓運動定律

-牛頓第一定律：物體在無外力作用下，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。

-牛頓第二定律：物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，即F=ma。

-牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反。

2.摩擦力

-靜摩擦力：物體在相對靜止時，接觸面上的摩擦力。

-動摩擦力：物體相對滑動時，接觸面上的摩擦力。

-摩擦力的計算方法：f=μN（其中μ為摩擦系數(shù)，N為正壓力）。

3.連接體問題

-連接體的特點：兩個或多個物體通過繩子、桿等連接方式組成的系統(tǒng)。

-分析方法：運用牛頓運動定律，處理連接體內(nèi)部的力以及整體的加速度。

-案例分析：滑輪組、連接桿等問題。

4.拋體運動

-拋體運動的分類：平拋運動、斜拋運動、豎直拋運動。

-運動規(guī)律：在重力作用下，拋體運動的水平方向速度不變，豎直方向速度受重力影響。

-分析方法：將拋體運動分解為水平方向和豎直方向，分別求解。

5.動力學問題解決步驟

-確定問題：明確所求的物理量，如速度、加速度、位移等。

-建立模型：根據(jù)實際情況，將問題抽象為物理模型。

-應(yīng)用牛頓運動定律：根據(jù)問題特點，選擇合適的定律進行分析。

-計算與求解：列出方程，求解未知量。

-結(jié)果分析：對求解結(jié)果進行分析，判斷是否符合實際情況。

6.動力學問題的實際應(yīng)用

-汽車啟動、剎車問題

-投擲、跳躍等體育運動問題

-船舶、飛機等交通工具的航行與飛行問題

-工程結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性分析重點題型整理1.摩擦力問題

-題型：一輛質(zhì)量為m的汽車在水平路面上行駛，受到與速度方向相反的摩擦力f。求汽車在摩擦力作用下減速至停止所需的時間。

-答案：根據(jù)牛頓第二定律，摩擦力f=ma，加速度a=f/m。汽車從速度v0減速到0的時間t=v0/a。

2.連接體問題

-題型：兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體通過一根不可伸長的繩子連接，懸掛于天花板上。求當m1和m2以相同的加速度a向上運動時，繩子所承受的張力。

-答案：對m1和m2分別應(yīng)用牛頓第二定律，得到T-m1g=m1a和T-m2g=m2a。由于加速度相同，可以聯(lián)立解得繩子所承受的張力T=(m1+m2)g。

3.拋體運動問題

-題型：一個物體以初速度v0沿水平方向拋出，重力加速度為g。求物體落地時的豎直方向速度vy。

-答案：物體在豎直方向受重力作用，有vy=gt。由于水平方向不受力，水平速度vx=v0。落地時，物體豎直方向速度vy與初速度v0無關(guān)。

4.汽車啟動問題

-題型：一輛汽車質(zhì)量為m，發(fā)動機提供的推力為F。求汽車從靜止加速到速度v所需的時間。

-答案：根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma。汽車從靜止加速到速度v的時間t=v/a。將F=ma代入，得到t=v/(F/m)。

5.跳躍問題

-題型：一個運動員以初速度v0垂直向上跳躍，重力加速度為g。求運動員到達最高點的高度h。

-答案：運動員上升過程中，速度逐漸減小，直至為0。根據(jù)能量守恒定律，初動能等于最高點的勢能，即(1/2)mv0^2=mgh。解得運動員到達最高點的高度h=v0^2/(2g)。板書設(shè)計1.動力學基礎(chǔ)知識

-牛頓運動定律

-第一定律：無外力→靜止/勻速直線運動

-第二定律：F=ma

-第三定律：作用力與反作用力，大小相等、方向相反

2.摩擦力

-靜摩擦力：物體相對靜止

-動摩擦力：物體相對滑動

-f=μN

3.連接體問題

-特點：多個物體通過繩子、桿等連接

-分析方法：牛頓運動定律

-案例示例

4.拋體運動

-分類：平拋、斜拋、豎直拋

-運動規(guī)律：水平速度恒定，豎直速度受重力影響

-分析方法：分解為水平與豎直分量

5.動力學問題解決步驟

-確定問題

-建立模型

-應(yīng)用定律

-計算求解

-結(jié)果分析

6.重點題型

-摩擦力問題：減速時間

-連接體問題：繩子張力

-拋體運動問題：豎直方向速度

-汽車啟動問題：加速時間

-跳躍問題：最高點高度

板書設(shè)計以清晰的結(jié)構(gòu)和簡潔的語言呈現(xiàn)，每個部分突出重點，通過符號和圖示增加藝術(shù)性和趣味性，激發(fā)學生興趣和主動性。例如，在摩擦力部分，可以用帶箭頭的圖示表示摩擦力的方向；在拋體運動部分，可以用簡單的軌跡圖來展示不同類型的拋體運動。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

-基礎(chǔ)知識鞏固：

-請簡述牛頓運動定律的基本內(nèi)容及其應(yīng)用。

-解釋摩擦力的概念，并說明靜摩擦力與動摩擦力的區(qū)別。

-分析與應(yīng)用：

-一個物體以初速度v0沿水平方向拋出，重力加速度為g。求物體落地時的豎直方向速度vy。

-兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體通過一根不可伸長的繩子連接，懸掛于天花板上。求當m1和m2以相同的加速度a向上運動時，繩子所承受的張力。

-創(chuàng)新思維與拓展：

-結(jié)合實際生活，舉例說明牛頓運動定律在交通工具中的應(yīng)用。

-討論如何利用摩擦力提高運動物體的穩(wěn)定性和安全性。

2.作業(yè)反饋

-基礎(chǔ)知識鞏固：

-在批改作業(yè)