3. 牛顿第二定律教学设计(第一课时)

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3.5 牛顿运动定律的应用教学设计

遂宁市安居育才中学 ----杨勇兵

[学习目标] 1、受力分析

进一步掌握物体的受力分析，能结合力的性质和运动状态进行分析

2.两类动力学问题会用牛顿运动定律解决两类动力学问题，掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法

自主预习案：知识准备（默写匀变速直线运动的相关公式）：

速度公式：

位移公式：

平均速度公式：

速度位移公式：

牛顿第二定律的表达式：

2.一斜面AB长为10m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止开始下滑，如图所示（g取10 m/s2），若斜面与物体间的动摩擦因数为0.4，求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间．【要求1．作受力分析 2．运用正交分解求出物体的合力。3．细心运算】

A m

B 30°

M C 课堂探究案

感知对象：前面我们学习了牛顿第二定律，知道一个物体的加速度和力、质量的定量关系；那么现在我们就利用这个关系去探索宇宙万物间的奥秘吧！

知识探究点一：

认真理解教材84页[例题1] 解决动力学题目应从以下几方面入手

①物体受力情况 ②物体运动情况 ③受力和运动间的联系

④书写表达式（列方程）

⑤解方程 ⑥对结果进行分析

归纳：要应用牛顿第二定律去求物体的质量的方法： 加速度是把力和运动联系起来的重要的物理量。一般情况下，求出加速度是解决问题的关键。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．探究点二：动力学的两类基本问题

(1)

由受力情况分析判断物体的运动情况；

认真理解教材85页[例题2]思考以下问题

问题1：已知物体的受力情况如何求解加速度？

问题2：已知物体的受力情况求物体的运动的一般解题步骤？

针对训练

1.

如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20Ｎ，与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速2度是多大? 5s后的速度为多少？（g取10 m/s，sin370.6,cos370.8）【要求1．作受力分析2．此处正压力还等于mg吗？3．运用正交分解求出物体的合力。】

(2).由运动情况分析判断物体的受力情况．认真理解教材86页[例题3]思考以下问题

问题1：已知物体的运动情况如何求解加速度？

问题2：已知物体的运动情况求物体的受力的一般解题步骤？

针对训练

3、一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量m=2×l0 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；

(3)汽车牵引力的大小．

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归纳总结．解决两类基本问题的方法：以加速度为桥梁，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解．

【拓展延伸】

在【典例】中在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。

方法技巧

两类动力学问题的解题步骤

动力学两类基本问题

1．解决两类动力学基本问题应把握的关键

(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；

(2)一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。

2．解决动力学基本问题时对力的处理方法

(1)合成法：

在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”。

(2)正交分解法：

若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”。

【典例】

如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用。一架质量m＝2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36 N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4 N。g取10 m/s2。

(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在t＝5 s时离地面的高度h；

(2)当无人机悬停在距离地面高度H＝100 m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落地面时的速度vt。

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针对训练1．[已知受力分析运动]为了减少汽车刹车失灵造成的危害，如图8所示为高速路

2．[已知运动分析受力]一质量为m＝2 kg的滑块能在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上以a＝2.5 m/s2匀加速下滑。如图9所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使之由静止开始在t＝2 s内沿斜面运动，其位移x＝4 m。g取10 m/s2。求：

上在下坡路段设置的可视为斜面的紧急避险车道。一辆货车在倾角θ＝30°的连续长直下坡高速路上，以v0＝7 m/s的速度在刹车状态下匀速行驶(在此过程及后面过程中，可认为发动机不提供牵引力)，突然汽车刹车失灵，开始加速运动，此时汽车所受到的摩擦力和空气阻力共为车重的0.2。在加速前进了x0＝96 m后，货车冲上了平滑连接的倾角α＝37°的避险车道，已知货车在该避险车道上所受到的摩擦力和空气阻力共为车重的0.65。货车的各个运动过程均可视为直线运动，取sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2。求：

(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；(2)恒力F的大小。

(1)货车刚冲上避险车道时的速度大小v；

(2)货车在避险车道上行驶的最大距离x。

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