5. 牛顿运动定律的应用全国优秀课堂实录

用牛顿运动定律解决问题教学设计

【教学目标】：

（一）知识与技能

1、进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。

2、能够从物体的受力情况确定物体的运动情况

3、能够从物体的运动情况确定物体的受力情况

（二）过程与方法

1、在实际应用中帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力。

2、让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。

3、帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。

（三）情感态度与价值观

1、培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。

2、初步培养学生合作交流的愿望，能主动与他人合作的团队精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。

【教学重点】：

用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法

【教学难点】：求解物体的加速度

【教学过程】：

一、引入：

在前面的学习中我们学习了牛顿运动定律。牛顿第一定律定义了力：物体的运动不需要力来维持，力是改变运动状态的原因；牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与物体的受力情况联系起来。牛顿第三定律说明了作用力与反作用力之间的关系，把相互作用的几个物体联系起来了。力与物体运动密切相关，最基本的运动是匀变速直线运动，其规律最主要的是三大公式：1、速度公式2、位移公式 3、推导公式。那么可以进行一些简单的问题处理。

【知识梳理】---学生完成

1.匀变速直线运动规律：（1） . （2） . （3） . 2.牛顿运动定律：（1） . （2） . （3） . 【典型例题】

二、从受力确定运动情况

案例1 如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量m=20kg．大人用F=20N的恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面

移动，拉力方向与水平面的夹角为37．已知冰车与冰面间的动摩擦因数0.05，重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8．求：

（1）小孩与冰车受到的支持力FN的大小

（2）小孩与冰车的加速度a的大小

（3）拉力作用t=8s时间，冰车位移x的大小

【师生互动】

师：请大家仔细审题，能够快速正确地进行信息的收集和处理是处理问题必备的条件。本题中给出了哪些已知量，要解决的问题是什么？

生：给出了水平地面上一小孩与冰车的质量，一些受力情况，要求解支持力、加速度a和位移。

师：问题中既然涉及了力又涉及了物体的运动，那力和运动间是什么样的关系呢？

生：牛顿第二定律aF合确定了运动和力的关系，该题应该是用牛顿第二定律来解决。先根据物体的受m力求出合外力从而求出加速度，再通过运动学规律就可以确定物体的运动情况。

师：本题中的研究对象应该是谁？

生：研究对象应该是地面上的小孩与冰车。

师：好！根据这个思路，就请同学们对该物体进行受力分析。

学生对物体进行受力分析，教师巡视

学生各自完成剩余的工作，教师给五分钟时间。大部分学生均可以轻松完成

案例2 (2018·浙江4月学考·19)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏．如图所示，有一企鹅在倾角为37°的倾斜冰面上，先以加速度a＝0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t＝8 s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)．若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ＝0.25，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2.求：

(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；

(2)企鹅在冰面上滑动的加速度大小；

师：本题中给出了哪些已知量，要解决的问题是什么？

生：本题主要给出了企鹅的运动情况，更重要的是对于整个滑行过程题目给出了三个已知量：初速度、第一段加速度、时间。对于任一运动过程如果知道了其中三个量，就可以求解出其他所有的运动量，如该题中利用已知量可以求出位移。

师：那第二个问题的解决方法用哪个？

生：先根据上滑和下滑的不同，作出受力分析，再利用牛顿第二定律a最后求解其加速度。

师：好！根据这个思路，请同学们用牛顿第二定律求解出企鹅的加速度。在计算过程中要注意正方向的选取。

学生分析计算，教师巡视，不会有什么问题。

F合求解出物体所受的合外力，m

三、根据运动情况确定物体的受力

3.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图象如图所示．g取10 m/s2，求：

(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；

(2)水平推力F的大小；

(3)0～10 s内物体运动位移的大小

师：本题中给出了哪些已知量，要解决的问题是什么？

生：本题主要给出了物体运动情况的v－t图象。更重要的是对于整个运动过程分二个过程：0-6s匀加速直线运动，6-10s匀减速直线运动。对于任一运动过程如果知道了其中三个量，就可以求解出其他所有的运动量，如该题中利用已知量可以求出加速度。

师：第一个问题的解决方法用哪个？

生：先根据加速和减速的不同，作出受力分析，选择减速过程中水平只受摩擦力，再利用牛顿第二定律aF合求解出物体所受的合外力，即摩擦力大小，最后求解其动摩擦因数μ。

m师：好！根据这个思路，请同学们用运动学公式求解出物体的加速度。在计算过程中要注意正方向的选取。

学生分析计算，教师巡视，屏幕投影抽查学生做题情况，点评做题对错。

四、方法提炼

两类动力学问题的解题步骤

五、规律方法

解决动力学两类问题的基本思路与分析方法

（一）

基本思路

（二）

分析方法

【思维训练】

4. 如图倾角为30°的光滑斜面与粗糙水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放，最终停在水平面上的C点．已知A点距水平面的高度h＝0.8 m，B点距C点的距离L＝2.0 m．(滑块经过B点时没有能量损失，g＝10 m/s2)，求：

(1)滑块在运动过程中的最大速度；

(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ；

(3)滑块从A点释放后，经过时间t＝1.0 s时速度的大小．

【牢记】：加速度a是联系运动和力的桥梁。牛顿第二定律公式（F=ma）和运动学公式（匀变速直线运动公式vtv0at，sv0t12at等）中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。由物2体的受力情况，利用牛顿第二定律可以求出加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，利用运动学公式可以求出加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。