本章复习与测试教学设计(第一课时)

《牛顿第二定律——临界问题》教学设计

台安高中

高二物理组

张文思

教学目标：1复习巩固牛顿第二定律内容及相应公式。

2 会分析临界问题，找准临界状态。

3 能熟练应用牛顿第二定律进行求解。

教学重难点：临界状态的选取

新课教学：【课前热身】：

1、牛顿第二定律的内容：物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

2、牛顿第二定律的五点性质：矢量性、瞬时性、因果性、同一性、独立性。

引出课题——牛顿第二定律临界问题

【概念解释】

1、什么是临界状态？物体由某种物理状态变化为另一种物理状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之为临界状态。

2临界问题？涉及临界状态的问题叫做临界问题。

【举例说明】：追及相遇问题中刚好不相撞（速度相同时刚好相遇）

圆周运动中刚好达到最高点（外轨：支持力为0，内轨：重力充当向心力）

绳刚好被拉断（受力达到最大值）

【总结

】牛顿第二定律常出现的临界条件

（1）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零。

（2）绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零

（3）相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值

例一

在水平向右运动的小车上，有一倾角θ=370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（1）a1=g, (2) a2=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？

解题步骤：

1指导学生进行受力分析

2 根据加速度方向建立坐标系，列出平衡方程和牛

顿第二定律方程

沿x轴方向

Fcosθ-FNsinθ=ma 沿y轴方向

Fsinθ+FNcosθ=mg 3、学生自己代入已知条件求解方程

得

F1=1.4mg

F2= 2.2mg

FN1=0.2mg

FN2=-0.4mg θ

ay

F

F

x

θ

G

【思考讨论】；为什么支持力会出现负数，是否已经达到临界状态？

【解释说明】：当加速度增大时，角度不变，拉力增大或者支持力减小。由平衡方程可知，拉力增大的同时支持力必然减小，故当支持力

减小的0以后，物体将脱离斜面，此时只有拉力和重力提供加速度。

【思考讨论】：当物体刚刚要脱离斜面时的加速度是多少？(a=4/3g）

故当a=2g时，F2= 5mg 【拓展】：上述问题中，若小车向左匀加速运动时

，

试求加速度a3=g时的绳中张力。

特别提醒：

1 当加速度向左增大时，支持力和拉力谁变小？

谁变大？

2 临界

状态应该是什么状态？

3 达到临界状态时，加速度是多少？

例二

有一质量M=2kg的小车置于光滑水平桌面上，在小车上放一质量m=4kg的木块,木块和小车之间的最大静摩擦力是12N现木块施加F=30N,如图所示，则小车的加速度为多少？

m

a

θ

解：当木块与小车之间的摩擦力达最大静摩擦

力时am=fm/M=6m/s2

两者保持相对静止对应的最大拉力

Fm=(M+m) am=36N而

F=30N

木块与小车保持相对静止

故系统的加速度a=F/(M+m)=5 m/s2 【课后思考讨论】：1、A、B两个滑块靠在一起放在光滑水平面上，其质量分别为2m和m,从t=0时刻起，水平力F1和F2同时分别作用在滑块A和B上，如图所示。已知F1=（10+4t）N, F2=(40-4t)N,两力A B M

F

F

A

B

作用在同一直线上，求滑块开始滑动后，经过多长时间A、B发生分离？

特别提醒：1 两物体分离前做什么运动？

2 两物体分离的临界条件是什么？

3 分离时刻两物体应满足什么关系？

【板书设计】

牛顿第二定律的应用——临界问题

1、相互接触，即将脱离————弹力为0 2、绳子松弛

————拉力为0 3、相对静止到相对滑动————静摩擦力为0

【教学总结】：学生自主分析能力还有待提高，所以在教学引导上应加大力度。