5. 牛顿运动定律的应用公开课教案（教学设计）

目标

1、知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。

2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，理解加速度在求解问题过程中所起的桥梁和纽带作用。

3、．能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析，能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。

学习重点

1、已知物体的受力情况，求物体的运动情况。

2、已知物体的运动情况，求物体的受力情况（含已知运动和受力求物体质量）。

学习难点

1、物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。

2、正交分解法。

课前预习

使用说明与学法指导

1、高一物理必修一第三章第五节。

2、掌握受力分析的基本方法，掌握运用牛顿定律建立动力学方程的基本方法。

3、理解加速度在解决物理问题中的桥梁和纽带作用。

知识准备

自主复习对物体进行受力分析及正交分解合成法的相关知识。

教材助读

1、仔细通读教材。P84-87

2、知道已知运动情况时可依据运动学公式求加速度，然后依据牛顿定律求质量和力。

3、知道已知受力情况时可依据牛顿定律求加速度，然后依据运动学公式求运动情况。

预习自测

1、牛顿第二定律给出了

、

及

三者之间的定量关系，我们可由这个关系式利用一些

求得

。

2、已知物体受力和运动情况，可求得物体的

，已知质量和运动情况，可求物体的

；已知物体受力情况和初始运动情况，可求物体

。

预习自测题

1、在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为（

）

A、

7 m/s

B、

10 m/s

C、

14 m/s

D、20 m/s 2、蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2ｍ高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0ｍ高处。已知运动员与网接触的时间为1.2ｓ，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（g取10m/s2）。

课内探究

情景导入

牛顿第二定律给出了质量、力及加速度三者之间的定量关系，我们可由这个关系式利用一些已知的物理量求得未知的物理量（课本P84）。

学始于疑

1、已知物体的受力和运动情况，怎样求得物体的质量？

2、已知物体的质量和运动情况，怎样求得物体的受力情况？

3、已知船体的受力情况和初始运动情况，怎样求得物体以后的运动情况？

质疑探究

一、根据物体的受力情况(已知或分析得出)确定物体的运动情况(求任意时刻的速度、位移等)。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F合=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式（vtv0at，sv0t1222as

等）求出速度vt和位移s等。at，vt2v0

2【例题1】：一个物体受到竖直向上的拉力，由静止开始向上运动，已知向上的拉力F为640N，物体在最初2s内的位移为6m，问物体的质量是多少？P84

问题1：怎样求物体的加速度，加速度起到什么作用？

问题2：怎样对物体进行受力分析？怎样求物体的质量？

问题3：如果物体的质量为已知，此题如何变换条件求其它的未知？

小结：

【例题2】：P85

问题1：受力分析如何确定合力的方向？

问题2：如何确定加速度的大小和方向？加速度起到什么作用？

问题3：怎样由初始运动情况求以后的运动情况？

小结：

二、根据物体的运动情况(已知)确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况(性质、已知条件等)，选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力

【例题3】：P86

问题1：已知运动情况怎样求加速度？加速度起到什么作用？. 问题2：求解受力情况是否需要进行受力分析？怎样进行受力分析？

问题3：正交分解合成法在不同情况下怎样应用？

问题4：可否将例1归入此类问题而将牛顿定律的应用归结为两类问题？

小结：1、无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方[来源:Zxxk.Com]物体受力情况及其分析

牛顿第二定律

加速度

运动学公式

物体运动状态及其变化

框图如下：

2、应用牛顿运动定律解题的一般步骤

(1)确定研究对象(在解题时要明确地写出来)．可根据题意选某物体(题设情景中有多个物体时尤显必要)或某一部分物体或几个物体组成的系统为研究对象。所选研究对象应是受力或运动情况清楚便于解题的物体。有的物体虽是涉及对象但受力或运动情况不明不能选为研究对象，需要根据牛顿第三定律转移研究对象分析。比如求物体对地面的压力，不能选地面为研究对象而选物体为研究对象，求得地面对物体的支持力，再由牛顿第三定律得出物体对地面的压力与地面对物体的支持力大小相等方向相反。

(2)全面分析研究对象的受力情况，正确画出受力示意图。可以按力的性质——重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求时，确定合力F合的大小和方向。牛顿运动定律研究的对象是质点或可以看成质点的物体，因此画示意图时，可以用一方块一圆圈或一个点表示物体，各力作用点画在一个点(如方块中心或圆圈中心)上。各力方向一定要画准，力线段的长短要能定性地看出力大小的不同。

(3)全面分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图(含物体所在位置、速度方向、加速度方向等)。特别注意：若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等)。

(4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或运动学公式(在运动情况已知时)求出加速度。

(5)利用运动学公式(在受力情况已知时)或牛顿运动定律(在运动情况已知时)进一步解出所求物理量。注意：在求解过程中，要选准公式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求物理量的文字表达式再代人数字进行计算。各量统一用国际单位制单位。各已知量的单位不必一一定出，在数字后面直接写上所求量的国际单位制单位即可。

(6)审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。知识网络

1、牛顿第二定律确定了质量、力及加速度三者之间的定量关系，可由已知求解未知。

来源学科网ZXXK]2、牛顿定律应用之一：已知物体的受力情况，求解物体的运动情况。

3、牛顿定律应用之二：已知物体的运动情况，求解物体的受力情况。

4、解决力和运动关系问题的一般步骤

①

确定研究对象；

②

分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；

③

分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；

④

利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；

⑤

利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。

当堂检测

1、如图所示，一水平传送带长为20m，以2m/s的速度做匀速运动。已知某物体与传送带间的动摩擦因数为0.1，现将该物体由静止轻放到传送带的A端。求物体被送到另一端B点所需的时间。（g

取10m/s2）

B A

v

2、如图所示，风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调解的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略等大于直径。

（1）当杆在水平方向固定时，调解风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。

风

0（2）保持小球所受的风力不变，使杆与水平方向的夹角为37╮

370并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为

多少？(sin370=0.6, cos370=0.8)

3、如图所示，箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，杆上套着一个圆环。箱子的质量为M，环的质量为m，圆环沿杆滑动时与杆间有摩擦。

(1)

若环沿杆加速下滑，环与杆间摩擦力的大小为F，则箱子对地面的压力有多大？

(2)

若环沿杆下滑的加速度为a，则箱子对地面的压力有多大？

(3)

若给环一定的初速度，使环沿杆上滑的过程中摩擦力的大小仍为F，则箱子对地面的压力有多大？

(4)

若给环一个初速度v0，环沿杆上滑h高后速度恰好为0，则在环沿杆上滑的过程中箱子对地面的压力有多大？

4、一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空，探测器的质量为1500 kg，发动机推力恒定.发射升空后9 s末，发动机突然间发生故障而关闭。如图所示是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象。已知该行星表面没有大气，不考虑探测器总质量的变化，求：

(1) 探测器在行星表面上升达到的最大高度

H；

-1v/m.s

(2) 该行星表面附近的重力加速度g；

A 64 (3) 发动机正常工作时的推力F。

t/s B

O 45 25 9

C

课后反思

课后练习

▲练习与评价课本P87） ▲发展空间（课本87）

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