2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第五節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用教案新人教版必修1

PAGE1-第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用問(wèn)題與目標(biāo)1.能運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答一般的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。2.理解運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的基本方法，即首先對(duì)探討對(duì)象進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)狀況的分析，然后用牛頓運(yùn)動(dòng)定律把二者聯(lián)系起來(lái)。3.在分析解題的過(guò)程中學(xué)習(xí)體會(huì)一些詳細(xì)有效的方法。比如，如何建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系進(jìn)行解題等。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)由受力確定運(yùn)動(dòng)狀況。由運(yùn)動(dòng)確定受力狀況。難點(diǎn)動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題的分析解決方法。正交分解法。教學(xué)打算老師要求教學(xué)課件學(xué)生要求復(fù)習(xí)牛頓其次定律，預(yù)習(xí)新課教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課為了盡量縮短停車時(shí)間，旅客依據(jù)站臺(tái)上標(biāo)注的車門(mén)位置候車。列車進(jìn)站時(shí)總能精確地?？吭趯?duì)應(yīng)車門(mén)的位置。這是如何做到的？二、新課教學(xué)在之前的課程中，我們學(xué)習(xí)了牛頓其次定律，講解了它的簡(jiǎn)潔應(yīng)用。物理是來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活的。那么我們?nèi)绾芜\(yùn)用牛頓其次定律解決生活中一些問(wèn)題呢？我們先看一下課本第97頁(yè)上的例一。例一運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的狀況下，最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。按競(jìng)賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來(lái)回摩擦冰面，減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)整冰壺的運(yùn)動(dòng)。（1）運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？g取10m/s2。（2）若運(yùn)動(dòng)員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊(duì)友在冰壺自由滑行10m后起先在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的90%，冰壺多滑行了多少距離？【老師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生們自主思索，使學(xué)生們相識(shí)到應(yīng)當(dāng)由受力分析出物體的加速度，再依據(jù)牛頓其次定律、加速度和直線運(yùn)動(dòng)的學(xué)問(wèn)來(lái)解決問(wèn)題。【學(xué)生活動(dòng)】依據(jù)老師引導(dǎo)，說(shuō)出解題的大致思路。分析（1）對(duì)物體進(jìn)行受力分析后，依據(jù)牛頓其次定律可以求得冰壺滑行時(shí)的加速度，再結(jié)合冰壺做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求得冰壺滑行的距離。（2）冰壺在滑行10m后進(jìn)入冰刷摩擦后的冰面，動(dòng)摩擦因數(shù)變更了，所受的摩擦力發(fā)生了變更，加速度也會(huì)變更。前一段滑行10m的末速度等于后一段運(yùn)動(dòng)的初速度（圖4.5-2）。依據(jù)牛頓其次定律求出后一段運(yùn)動(dòng)的加速度，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出冰壺在后一段過(guò)程的滑行距離，就能求得比第一次多滑行的距離?！纠蠋熁顒?dòng)】與學(xué)生探討冰壺受力狀況，如下圖4.5-31.物體受到三個(gè)力的作用：重力G，方向豎直向下；地面對(duì)物體的支持力FN，豎直向上；摩擦力Ff，水平向左.物體在豎直方向上沒(méi)有發(fā)生位移，沒(méi)有加速度，所以重力G和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡，物體所受合力等于摩擦力F：的大小取水平向左的方向?yàn)檎较?，則物體受的合力F=Ff，方向水平向左.2.冰壺滑行前10m受的摩擦力與后來(lái)的不同，也就是兩個(gè)階段冰壺所受的合力恒定但大小不同，產(chǎn)生了不同的加速度，而冰壺所做的運(yùn)動(dòng)都是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。答案（1）首先選擇滑行的冰壺為探討對(duì)象，選取冰壺運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较??；瑒?dòng)摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則依據(jù)牛頓其次定律，冰壺的加速度為加速度為負(fù)值，方向跟x軸正方向相反。將代入，得冰壺的滑行距離為冰壺滑行了28.9m（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則對(duì)冰壺的滑行距離為冰壺后一段運(yùn)動(dòng)的加速度為滑行10m后為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由，，得其次次比第一次多滑行了其次次比第一次多滑行了2.1m依據(jù)上面這個(gè)例題，我們可以大致總結(jié)出由受力狀況確定物體的運(yùn)動(dòng)狀況大致分為以下幾步：（1）確定探討的對(duì)象，并依據(jù)探討對(duì)象確定正方向。對(duì)探討對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力分析圖。在受力圖上以受力中心為原點(diǎn)，盡可能多的力在坐標(biāo)軸上為原則建立直角坐標(biāo)系。分別求出x、y軸的合力，運(yùn)用牛頓其次定律依據(jù)合力大小求出加速度大小。與題中所給的條件相結(jié)合，選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的物理量。接下來(lái)我們?cè)偬接懸幌铝硪环N狀況：由運(yùn)動(dòng)狀況確定受力。例二一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對(duì)雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。分析由于不知道動(dòng)摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關(guān)系，不能干脆求滑雪者受到的阻力。應(yīng)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系式求出滑雪者的加速度，然后，對(duì)滑雪者進(jìn)行受力分析?；┱咴谙禄^(guò)程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。通過(guò)牛頓其次定律可以求得滑雪者受到的阻力?！纠蠋熁顒?dòng)】引導(dǎo)學(xué)生正確建立坐標(biāo)系，說(shuō)明目的；確定運(yùn)動(dòng)的正方向。畫(huà)出受力分析圖，把不在坐標(biāo)軸上的力進(jìn)行正交分解。答案以滑雪者為探討對(duì)象。建立如圖4.5-5所示的直角坐標(biāo)系，滑雪者的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?。滑雪者沿山坡向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有：其中則有依據(jù)牛頓其次定律，有y方向x方向得其中，，則有依據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對(duì)雪面的壓力大小等于雪面對(duì)滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面對(duì)下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上。依據(jù)上面這個(gè)例題，我們可以大致總結(jié)出由運(yùn)動(dòng)狀況確定物體的受力狀況大致分為以下幾步：（1）確定探討的對(duì)象，并依據(jù)探討對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方向確定正方向。（2）對(duì)探討對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力分析圖。（3）選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度。（4）依據(jù)牛頓其次定律列方程，求出物體所受的合力。（5）依據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。三、課堂小結(jié)這節(jié)課我通過(guò)兩個(gè)例題，把兩種物理問(wèn)題探討出解題過(guò)程，確定解題思路。四、作業(yè)設(shè)計(jì)完成課本第100頁(yè)練習(xí)題。課堂練習(xí)1.可愛(ài)的企鵝喜愛(ài)在冰面上玩耍.如圖所示，有一只企鵝在水平冰面上，靠爪抓冰面，先沿直線以的加速度由靜止起先“奔跑”4s，接著突然臥倒，以肚皮貼著冰面對(duì)前滑行.若企鵝肚皮與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，空氣阻力不計(jì)，.求：（1）企鵝加速“奔跑”階段的最大速度；（2）企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過(guò)的路程.2.小王用水平方向的推力推一個(gè)質(zhì)量為的箱子勻速前進(jìn)，如圖甲所示，取。（），求：（1）箱子與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）若小王不變更拉力的大小，只把力的方向變?yōu)榕c水平方向成角斜向上拉靜止的這個(gè)箱子，如圖乙所示，拉力作用后撤去，箱子最多還能運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)距離？答案1.答案：（1）解法一：企鵝勻加速過(guò)程的最大速度解得.解法二：同解法一解法三：作出企鵝運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的圖象如圖所示在0~4s內(nèi)，企鵝的加速度，即圖線的斜率為則.（2）解法一：對(duì)企鵝勻減速過(guò)程，加速度大小為企鵝起先勻減速至停下用時(shí)，說(shuō)明10s末企鵝仍在滑行企鵝勻加速位移勻減速位移故總位移可見(jiàn)，企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過(guò)的路程為11.5m.解法二：對(duì)企鵝勻減速過(guò)程，加速度大小為企鵝起先勻減速至停下用時(shí)，說(shuō)明10s末企鵝仍在滑行則企鵝在12s內(nèi)的位移為企鵝在10～12s內(nèi)的位移為，其中，則可知，企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過(guò)的路程為.解法三：4s后勻減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度大小因?yàn)楣蕜驕p速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間即由圖象可知圖線與坐標(biāo)軸所圍成圖形的面積表示位移則.解析：2.答案：（1）在圖甲狀況下，箱子受力如圖，由平衡條件得,,而聯(lián)立解以上三式得而（2）在圖乙狀況下，箱子先以加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后以加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止,,解得板書(shū)設(shè)計(jì)第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1.由受力狀況確定物體的運(yùn)動(dòng)狀況（1）確定探討的對(duì)象，并依據(jù)探討對(duì)象確定正方向。（2）對(duì)探討對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力分析圖。（3）在受力圖上以受力中心為原點(diǎn)，盡可能多的力在坐標(biāo)軸上為原則建立直角坐標(biāo)系。分別求出x、y軸的合力，運(yùn)用牛頓其次定律依據(jù)合力大小求出加速度大小。（4）與題中所給的