【2020秋備課】高中物理教案新人教版必修1-4.6-用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(一)

4.6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）1.教材分析《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）》是人教版高中物理必修一第4章第6節(jié)教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)兩大類問題：1已知物體的受力狀況，求物體的運(yùn)動(dòng)狀況，2已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況，求物體的受力狀況。把握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。本節(jié)內(nèi)容是對(duì)本章學(xué)問的提升，又是后面學(xué)問點(diǎn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。2.教學(xué)目標(biāo)知道應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類主要問題。把握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀況對(duì)物體的受力狀況進(jìn)行分析。能依據(jù)物體的受力狀況推導(dǎo)物體的運(yùn)動(dòng)狀況。會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決簡潔的力學(xué)問題。3.教學(xué)重點(diǎn)已知物體的受力狀況，求物體的運(yùn)動(dòng)狀況。已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況，求物體的受力狀況。4.教學(xué)難點(diǎn)物體的受力分析及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析和重要的解題方法的機(jī)敏選擇和運(yùn)用。正交分解法。5.學(xué)情分析我們的同學(xué)屬于平行分班，沒有試驗(yàn)班，同學(xué)已有的學(xué)問和試驗(yàn)水平有差距。有些同學(xué)對(duì)于受力分析及運(yùn)動(dòng)狀況有確定的基礎(chǔ)，但是兩者結(jié)合起來綜合的應(yīng)用有些困難，需要具體的講解。6.教學(xué)方法1．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。2．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)懷疑→情境導(dǎo)入、呈現(xiàn)目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)7.課前預(yù)備1．同學(xué)的學(xué)習(xí)預(yù)備：預(yù)習(xí)課本相關(guān)章節(jié)，初步把握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。2．老師的教學(xué)預(yù)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延長拓展學(xué)案。課時(shí)支配：2課時(shí)（三）合作探究、精講點(diǎn)撥[老師講解]大家可以看到上述兩個(gè)例題解題過程中都用到牛頓其次定律，但是例題一是已知物體的受力狀況，求物體的運(yùn)動(dòng)狀況的問題，而例題二是已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況求物體的受力狀況的問題。所以我們發(fā)覺，牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以解決兩方面的問題，即從受力狀況可以預(yù)見物體的運(yùn)動(dòng)狀況和從運(yùn)動(dòng)狀況可以推斷物體的受力狀況。下面我們來分析兩種問題的解法。從受力確定運(yùn)動(dòng)狀況例題一基本思路：（1）確定爭辯對(duì)象，對(duì)爭辯對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫出物體的受力示意圖；（2）依據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合外力（包括大小和方向）；（3）依據(jù)牛頓其次定律列方程，求出物體的加速度；（4）結(jié)合給定的物體的運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)參量。強(qiáng)調(diào)：（1）速度的方向與加速度的方向要留意區(qū)分；（2）題目中的力是合力還是分力要加以區(qū)分。對(duì)應(yīng)練習(xí)1答案：解析設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)的加速度大小為a，由牛頓其次定律可得

μmg=ma，a=μg。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度—位移關(guān)系式v02=2ax，可得汽車剎車前的速度為m/s=14m/s。正確選項(xiàng)為C。點(diǎn)評(píng)本題以交通事故的分析為背景，屬于從受力狀況確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問題。求解此類問題可先由牛頓其次定律求出加速度a，再由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式求出相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)量。從運(yùn)動(dòng)狀況確定受力例題二基本思路：（1）確定爭辯對(duì)象，對(duì)爭辯對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫出物體的受力示意圖；（2）選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度；（3）依據(jù)牛頓其次定律列方程，求出物體的所受的合外力；（4）依據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。對(duì)應(yīng)練習(xí)2答案：解析將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，從h1高處下落，剛接觸網(wǎng)時(shí)速度的大小為

（向下）；

彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時(shí)速度的大小為

（向上）。速度的轉(zhuǎn)變量

Δv＝v1＋v2（向上）。以a表示加速度，Δt表示運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間，則Δv＝aΔt。接觸過程中運(yùn)動(dòng)員受到向上的彈力F和向下的重力mg，由牛頓其次定律得

F－mg＝ma。

由以上各式解得，

代入數(shù)值得F＝1.5×103Ｎ。

點(diǎn)評(píng)本題為從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定物體的受力狀況的問題。求解此類問題可先由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式求出加速度a，再由牛頓其次定律求出相關(guān)的力。本題與小球落至地面再彈起的傳統(tǒng)題屬于同一物理模型，但將情景放在蹦床運(yùn)動(dòng)中，增加了問題的實(shí)踐性和趣味性。題中將網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，從而可用牛頓其次定律結(jié)合勻變速運(yùn)動(dòng)公式求解。實(shí)際狀況作用力應(yīng)是變力，則求得的是接觸時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均作用力。

小結(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律F＝ma，實(shí)際上是揭示了力、加速度和質(zhì)量三個(gè)不同物理量之間的關(guān)系，要列出牛頓定律的方程，就應(yīng)將方程兩邊的物理量具體化，方程左邊是物體受到的合力，這個(gè)力是誰受的，方程告知我們是質(zhì)量m的物體受的力，所以今后的工作是對(duì)質(zhì)量m的物體進(jìn)行受力分析。首先要確定爭辯對(duì)象；那么，這個(gè)合力是由哪些力合成而來的？必需對(duì)物體進(jìn)行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四邊形定則或正交分解法。方程右邊是物體的質(zhì)量m和加速度a的乘積，要確定物體的加速度，就必需對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，由此可見，解題的方法應(yīng)從定律本身的表述中去查找。在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，我們通常是以初速度的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向；在解決靜力學(xué)的問題時(shí)，通常使盡量多的力在坐標(biāo)軸上，在利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題時(shí)，往往需要利用正交分解法建立坐標(biāo)系，列出牛頓運(yùn)動(dòng)定律方程求解，一般狀況坐標(biāo)軸的正方向與加速度方向全都。點(diǎn)評(píng)物體受力狀況發(fā)生變化，運(yùn)動(dòng)狀況也將發(fā)生變化。此題隱含了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，如不認(rèn)真審題，分析運(yùn)動(dòng)過程，將毀滅把物體的運(yùn)動(dòng)當(dāng)作勻速運(yùn)動(dòng)（沒有留意到物體從靜止開頭放到傳送帶上），或把物體的運(yùn)動(dòng)始終當(dāng)作勻加速運(yùn)動(dòng)。2.解析(1)

設(shè)小球所受風(fēng)力為F，則F=0.5mg。當(dāng)桿水平固定時(shí)，小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則所受摩擦力Ff與風(fēng)力F等大反向，即

Ff=F。又因Ff=μFN=μmg，以上三式聯(lián)立解得小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。(2)

當(dāng)桿與水平方向成θ=370角時(shí)，小球從靜止開頭沿桿加速下滑。設(shè)下滑距離s所用時(shí)間為t，小球受重力mg、風(fēng)力F、桿的支持力FN’和摩擦力Ff’作用，由牛頓其次定律點(diǎn)評(píng)本題是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在科學(xué)試驗(yàn)中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，求解時(shí)先由水平面上小球做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的二力平衡求出動(dòng)摩擦因數(shù)，再分析小球在桿與水平面成370角時(shí)的受力狀況，依據(jù)牛頓其次定律列出方程，求得加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。這是一道由運(yùn)動(dòng)求力，再由力求運(yùn)動(dòng)的典型例題。（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測老師組織同學(xué)反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)同學(xué)構(gòu)建學(xué)問網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡潔的反饋訂正。（課堂實(shí)錄）（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用（一），那么在下一節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用（二）。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，重點(diǎn)是把握解決這類問題的方法。并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延長拓展作業(yè)。設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對(duì)本節(jié)課鞏固提高。老師課后準(zhǔn)時(shí)批閱本節(jié)的延長拓展訓(xùn)練。9.板書設(shè)計(jì)一、兩類問題已知物體的受力狀況求物體的運(yùn)動(dòng)狀況的問題已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況求物