5. 牛顿运动定律的应用公开课参赛课教案

《用牛顿运动定律解决问题－临界问题》教案

教学目标

【知识与技能】

1.

进一步熟练整体法和隔离法，会正确选取合适的研究对象受力分析，并能结合物体的受力情况列对牛顿第二定律的表达式；

2.掌握动力学中临界问题的分析方法，会找临界状态，并能挖掘临界条件，解决问题

【过程与方法】

1.

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；

2.培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力；

3.

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。

4.

让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。

【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。

3.通过本节课的学习，培养学生认真仔细分析物理过程的思维品质。

【教学重点】

1.整体法和隔离法的应用

2.动力学中的临界问题

【教学难点】临界问题中临界条件的挖掘

【教学方法】

创设情景——导入课题——实例分析——实践体验——交流总结。

【教学过程】

[导入新课]

同学们，上一节我们学习了牛顿运动定律的应用，知道了动力学中的两类基本问题以及多过程问题的分析。今天我们继续学习运用牛顿运动定律解决动力学中的临界问题

[进行新课] 课件展示课题和相关概念并呈现例1

例1.如图，mA=1kg, mB=2kg ，A、B间静摩擦力最大值为5N，水平面光滑，用水平力F拉B，当拉力大小分别是F=10N和F=20N时，A、B的加速度各是多大？(A、B间滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力）

A

(留足时间给学生思考，并请学生起来分享解题思路，包括

碰到的困难等）

F B

之后老师方法点拨：A、B相对静止和相对滑动的临界条件是：A、B间静摩擦力达最大，并引导学生分析剩下的解题过程，并在草稿纸上写解答过程，最后老师在黑板上做示范，并强调注意的问题和答题规范（第一个例题详解）

追问思考若力作用在A上呢？

例2.一根劲度系数为K，质量不计的轻弹簧上端固定，下端系一质量为m的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度。如图所示，现让木板由静止开始以加速度a(a

（引导学生独立分析，挖掘临界条件，并请学生交流分享思维的成果

此题只点拨方法:接触面处物分离的临界条件：接处面处弹力为零，

再结和牛顿第二定理和运动学公式求解，最后和学生交流结果）

例3.在水平向右运动的小车上，有一倾角θ=37的光滑斜面，质量为m的小球被平行于斜面的细绳系住而静止于斜面上，如图所示。当小车以⑴a1=g, ⑵a2=2g 的加速度水平向右运动时，绳对小球的拉力及斜面对小球的弹力各为多大？

(此题详讲：注意临界条件的挖掘)

解：对球分析：

则沿x轴方向

Tcosθ-FN

sinθ=ma ①

沿y轴方向

Tsinθ+ FN

cosθ=mg ②

得

T=m(acosθ+gsinθ)

FN=

m(gcosθ-asinθ)

易见

：支持力FN随加速度a 的增大而减小

a

当a=？时，支持力FN =0 ，

小球即将脱离斜面(临界条件的挖掘)

支持力FN随加速度a 的增大而减小

当a=g/tanθ= 4g/3

时，支持力FN =0小球即将脱离斜面 （同时配于动画，形象展示）

当a1=g时，小球在斜面上 (引导学生对球受力分析并推出结果) 当小车加速度a2> 4g/3时，小球已飘离斜面 (引导学生对球受力分析并推出结果)

Tma2g22 =5mg

拓展：

上述问题中，若小车向左加速运动

，试求加速度a=g时的绳中张力。

引导学生挖掘小球即将上移时的临界条件，即绳子松弛的临界条件：绳中拉力为零

（同时配于动画，形象展示）

通过三个例题的分析，引导学生总结用牛顿运动定律解决临界问题的基本思路和方法

（1）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程，

找出临界状态。

（2）寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件。

（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。

[小结]

三类临界问题的临界条件

［板书］ 动力学中的临界问题

1．临界状态：力（或加速度）的转折状态

2．临界条件：

例1. 例2. 例3.

小结：三类临界问题的临界条件：

[作业] 练习1、2、3

[反思]

AAAA

练习

1.如下图所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体，已知mA=6kg, mB=2kg ， A、B间动摩擦因数为0.2.在物体A上系一细线，细线所能承受的最大拉力是20N,现水平向2右拉细线，g取10m/s则（ ) A.当拉力F<12N时， A静止不动

F

A

B.当拉力F›12N时， A相对B滑动

C.当拉力F=16N时， B受A的摩擦力为4N BD.无论拉力F多大， A相对于B始终静止

2.有一质量M=4kg的小车置于光滑水平桌面上，在小车上放一质量m=6kg的物块，动摩擦因数µ=0.2,现对物块施加F=25N的水平拉力,如图所示，求小车的加速度？（设车2与物块之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力且g取10m/s) m

3.如图所示，质量均为M的两个木块A、B在水平力F的作用下，一起沿光滑的水平面运动，A与B的接触面光滑，且与水平面的夹角为60°，求使A与B一起运动时的水平力F的范围。

F

B

A

M

BF

﹚B

通过本节课，我们共同学习了利用牛顿第二定律解决瞬时加速度和临界问题，在瞬时问题中两种模型弹力的变化情况。至此我们已经利用牛顿运动定律对物体进行受力分析、解决动力学两类基本的问题、解决瞬时问题以及临界问题。由此可以看出牛顿运动定律的强大作用。因此学习好牛顿运动定律是学习好力学的关键。当然牛顿运动定律并不是尽善尽美的，也有其局限性，关于这一点我们将会在《经典力学的成就与局限性》中给大家说明。牛顿运动定律解决力学问题情况复杂，希望同学们在学习的过程中注意总结经验、多做练习、及时复习以巩固之。



板书设计

应用牛顿运动定律解决几类典型问题

一、瞬时问题

1.刚性绳(或接触面)模型

2.弹簧(或橡皮绳)模型

二、临界问题