2024-2025學(xué)年高中物理 4.7 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）教案 新人教版必修1

2024-2025學(xué)年高中物理4.7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）教案新人教版必修1課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：高中物理4.7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）

2.教學(xué)年級和班級：高中一年級

3.授課時(shí)間：2024-2025學(xué)年第二學(xué)期

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘或1課時(shí)

本節(jié)課將深入探討牛頓運(yùn)動(dòng)定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用，以新人教版必修1教材為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際生活中的案例，使學(xué)生更好地理解并掌握牛頓第二定律和第三定律在解決物理問題時(shí)的運(yùn)用。通過分析物體受力情況，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用牛頓定律解決問題，提高學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.物理觀念：理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的本質(zhì)，形成力的作用與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變之間的物理觀念。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用牛頓定律分析物體受力情況，解決實(shí)際問題的科學(xué)思維能力。

3.科學(xué)探究：學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，探究物體運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，養(yǎng)成積極探究、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。三、學(xué)情分析高中一年級學(xué)生在知識(shí)層面，已經(jīng)掌握了力的概念、牛頓第一定律以及基礎(chǔ)的受力分析。他們在能力上具備一定的邏輯思維和問題解決能力，但應(yīng)用牛頓第二定律和第三定律解決復(fù)雜問題的經(jīng)驗(yàn)尚淺。在素質(zhì)方面，學(xué)生普遍對物理學(xué)科有興趣，但部分學(xué)生可能存在畏懼心理，認(rèn)為物理難題難以攻克。此外，學(xué)生在行為習(xí)慣上，可能存在對理論知識(shí)重視程度不夠，實(shí)驗(yàn)探究積極性不高的問題。這些因素將對本節(jié)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，因此教學(xué)過程中需注重激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)其自信心和自主學(xué)習(xí)能力，引導(dǎo)他們通過實(shí)際案例分析，深入理解并運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律。四、教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與討論相結(jié)合的方式，結(jié)合案例研究和項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。

2.教學(xué)活動(dòng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生通過實(shí)際操作，觀察物體受力后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行小組討論，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，開展角色扮演游戲，讓學(xué)生模擬物體間的相互作用，加深對牛頓第三定律的理解。

3.教學(xué)媒體：利用多媒體課件展示物體受力分析圖、實(shí)驗(yàn)過程和案例，幫助學(xué)生形象地理解抽象的物理概念。同時(shí)，提供物理實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生親手操作，提高實(shí)踐能力。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過學(xué)校在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)知識(shí)摘要和實(shí)際案例分析，明確要求學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)概念。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞牛頓第二定律和第三定律，設(shè)計(jì)問題如“如何根據(jù)受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？”和“兩個(gè)物體相互作用時(shí)，力的大小和方向有什么關(guān)系？”

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)反饋，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時(shí)給予指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照要求閱讀資料，初步理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生對問題進(jìn)行思考，記錄自己的理解。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記或疑問通過平臺(tái)提交。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

作用與目的：

-讓學(xué)生提前接觸課程難點(diǎn)，為新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的物體運(yùn)動(dòng)視頻，引出牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解牛頓第二定律和第三定律的原理，結(jié)合具體實(shí)例。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，分析物體受力情況，進(jìn)行角色扮演游戲，模擬力的相互作用。

-解答疑問：針對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：學(xué)生專注聽講，對老師的提問進(jìn)行積極思考。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生參與討論和角色扮演，實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。

-提問與討論：學(xué)生提出自己的疑問，與同學(xué)和老師討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：確保學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的深入理解。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過角色扮演和討論，加強(qiáng)學(xué)生對知識(shí)的應(yīng)用。

-合作學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

作用與目的：

-通過實(shí)踐活動(dòng)，加深對牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解，解決課程重難點(diǎn)。

-培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)課堂內(nèi)容，布置相關(guān)習(xí)題，鞏固學(xué)生對牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解。

-提供拓展資源：推薦一些高級的物理書籍和在線教育資源，供學(xué)有余力的學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)成果。

-拓展學(xué)習(xí)：有興趣的學(xué)生利用拓展資源，提高自己的物理水平。

-反思總結(jié)：學(xué)生對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)自主學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生通過反思，促進(jìn)自我提升。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生對課程重難點(diǎn)的掌握。

-通過拓展學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣和探索精神。

-通過反思，幫助學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不斷提升自我。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基本概念

-牛頓第一定律（慣性定律）：物體在不受外力作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-牛頓第二定律（動(dòng)力定律）：物體受到的合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積，即F=ma。

-牛頓第三定律（作用與反作用定律）：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，它們之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一直線上。

2.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

-力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

-力的作用效果：力可以改變物體的形狀，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-力的合成與分解：多個(gè)力共同作用于一個(gè)物體時(shí)，可以合成為一個(gè)合力；一個(gè)力也可以分解為多個(gè)分力。

3.受力分析與運(yùn)動(dòng)分析

-確定物體的受力情況：分析物體受到的各個(gè)力的大小、方向和作用點(diǎn)。

-運(yùn)動(dòng)方程：根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，列出物體受力情況下的運(yùn)動(dòng)方程。

-解題步驟：確定正方向，受力分析，列方程，解方程，得出結(jié)論。

4.實(shí)際問題中的應(yīng)用

-摩擦力問題：分析摩擦力的產(chǎn)生、方向和大小。

-斜面問題：分析物體在斜面上的受力情況，求解運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-彈簧問題：分析彈簧的彈力與形變量的關(guān)系，解決彈簧振子的運(yùn)動(dòng)問題。

5.典型案例分析

-平拋運(yùn)動(dòng)：分析物體在水平方向和豎直方向上的受力情況，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

-豎直上拋運(yùn)動(dòng)：分析物體在上升和下降過程中的受力情況，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

-水平圓周運(yùn)動(dòng)：分析向心力的概念，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

6.科學(xué)思維與解題方法

-邏輯思維：在解題過程中，要明確已知條件、未知量和需要求解的問題。

-問題分解：將復(fù)雜問題分解為若干簡單問題，逐一解決。

-數(shù)理結(jié)合：運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，如代數(shù)、幾何、三角函數(shù)等，解決物理問題。七、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)

-本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如何運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問題，特別是牛頓第二定律和第三定律在實(shí)際情境中的應(yīng)用。

-強(qiáng)調(diào)了力的合成與分解在受力分析中的重要性，以及如何根據(jù)受力情況列出運(yùn)動(dòng)方程。

-通過案例分析，理解了摩擦力、斜面問題和彈簧問題的處理方法。

-培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)探究能力，特別是在問題分解和數(shù)理結(jié)合方面的應(yīng)用。

2.當(dāng)堂檢測

-選擇題：設(shè)計(jì)一些選擇題，測試學(xué)生對牛頓運(yùn)動(dòng)定律基本概念的理解。

-計(jì)算題：布置一些實(shí)際問題的計(jì)算題，如平拋運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平圓周運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。

-分析題：給出一些復(fù)雜的受力分析圖，要求學(xué)生分析物體的受力情況，并運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行解答。

-實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：要求學(xué)生設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的某個(gè)定律或現(xiàn)象。

示例題目：

選擇題：

1.下列哪個(gè)選項(xiàng)描述的是牛頓第三定律？

A.物體在不受外力作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

B.物體受到的合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積。

C.兩個(gè)物體相互作用時(shí)，它們之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一直線上。

計(jì)算題：

2.一個(gè)物體從高度h自由落下，忽略空氣阻力，求落地時(shí)的速度v。

3.一個(gè)物體沿水平面以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到一個(gè)恒定的摩擦力f，求物體的加速度a。

分析題：

4.分析圖中物體A和B的受力情況，并求出物體A的加速度。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：

5.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證牛頓第二定律。要求記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析結(jié)果。八、典型例題講解題目：一個(gè)物體從高度h自由落下，忽略空氣阻力，求落地時(shí)的速度v。

解答：根據(jù)牛頓第二定律，物體下落過程中只受重力作用，設(shè)物體的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則物體的受力方程為F=mg，向下。根據(jù)牛頓第二定律F=ma，得到物體的加速度a=g。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v^2=v0^2+2ax，其中v0為初速度，x為位移，由于物體從靜止開始下落，所以v0=0，x=h，代入公式得到v=√(2gh)。

2.斜面問題

題目：一個(gè)物體從斜面頂端自由下滑，斜面傾角為θ，求物體下滑的加速度a。

解答：物體下滑過程中受到重力mg和斜面的支持力N，根據(jù)牛頓第二定律，物體沿斜面方向的受力方程為F=mgsinθ-N，由于物體沿斜面下滑，所以N=mgcosθ，代入得到F=mgsinθ-mgcosθ=mg(sinθ-cosθ)。根據(jù)牛頓第二定律F=ma，得到物體的加速度a=g(sinθ-cosθ)。

3.摩擦力問題

題目：一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)恒定的推力F，同時(shí)受到摩擦力f的作用，求物體的加速度a。

解答：物體在水平面上的受力方程為F-f=ma，由于物體受到的推力和摩擦力方向相反，所以F=f，代入得到F-F=ma，即0=ma，得到物體的加速度a=0。說明物體在水平面上受到的推力和摩擦力相等時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。

4.彈簧問題

題目：一個(gè)物體掛在彈簧上，彈簧的勁度系數(shù)為k，求物體的加速度a。

解答：物體掛在彈簧上時(shí)，受到的重力mg和彈簧的彈力Fk，根據(jù)牛頓第二定律，物體的受力方程為mg-Fk=ma。彈簧的彈力Fk=kx，其中x為彈簧的形變量，根據(jù)胡克定律，x=mg/k，代入得到mg-k(mg/k)=ma，即mg-mg=ma，得到物體的加速度a=0。說明物體掛在彈簧上時(shí)，彈簧的彈力與重力相等，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。

5.連接體問題

題目：兩個(gè)物體通過繩子連接在一起，一個(gè)物體掛在彈簧上，另一個(gè)物體放在水平地面上，求兩個(gè)物體的加速度。

解答：設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1和m2，彈簧的勁度系數(shù)為k，根據(jù)牛頓第二定律，物體1的受力方程為m1g-T=m1a1，物體2的受力方程為T-m2g=m2a2，其中T為繩子的張力。由于物體1掛在彈簧上，彈簧的彈力Fk=kx，根據(jù)胡克定律，x=m1g/k，代入得到m1g-k(m1g/k)=m1a1，即m1g-m1g=m1a1，得到物體1的加速度a1=0。由于物體1靜止，繩子的張力T=m1g，代入物體2的受力方程得到m1g-m2g=m2a2，即m1g-m2g=m2a2，得到物體2的加速度a2=(m1-m2)g/m2。內(nèi)容邏輯關(guān)系①牛頓第一定律：物體在不受外力作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

②牛頓第二定律：物體受到的合外力等于質(zhì)量與加速度的乘積，即F=ma。

③牛頓第三定律：兩個(gè)物體相互作用時(shí)，它們之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一直線上。

2.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

①力的作用效果：力可以改變物體的形狀，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

②力的合成與分解：多個(gè)力共同作用于一個(gè)物體時(shí)，可以合成為一個(gè)合力；一個(gè)力也可以分解為多個(gè)分力。

3.受力分析與運(yùn)動(dòng)分析

①確定物體的受力情況：分析物體受到的各個(gè)力的大小、方向和作用點(diǎn)。

②運(yùn)動(dòng)方程：根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，列出物體受力情況下的運(yùn)動(dòng)方程。

③解題步驟：確定正方向，受力分析，列方程，解方程，得出結(jié)論。

4.實(shí)際問題中的應(yīng)用

①摩擦力問題：分析摩擦力的產(chǎn)生、方向和大小。

②斜面問題：分析物體在斜面上的受力情況，求解運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

③彈簧問題：分析彈簧的彈力與形變量的關(guān)系，解決彈簧振子的運(yùn)動(dòng)問題。

5.典型案例分析

①平拋運(yùn)動(dòng)：分析物體在水平方向和豎直方向上的受力情況，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

②豎直上拋運(yùn)動(dòng)：分析物體在上升和下降過程中的受力情況，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

③水平圓周運(yùn)動(dòng)：分析向心力的概念，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題。

6.科學(xué)思維與解題方法

①邏輯思維：在解題過程中，要明確已知條件、未知量和需要求解的問題。

②