5. 牛顿运动定律的应用优秀教学设计

《牛顿运动定律的综合应用》教学设计

【教材分析】

牛顿运动定律是动力学的核心规律，是高一教材的重点和中心内容，在高中力学部分占有很重要的位置，因而综合应用牛顿运动定律就显得特别关键。

本节内容是在牛顿运动定律知识学完的基础上，为综合应用牛顿运动定律问题，提高学生综合应用能力而设置的。这样处理，知识点能够顺利掌握，还为熟练应用牛顿运动定律打下基础，体现了知识服务于生活的精神。

【学生分析】

学生已经学习了牛顿运动定律和运动学的基本规律，已经具备了进一步学习求解动力学问题的知识基础。同时，高中学生思维活跃，关心生活，对物理规律和现实生活的联系比较感兴趣。但由于本节课的综合程度较高，特别是对高一学生来说，他们一时不太适应，所以在选题时每个题中出现的难点不可过多，应循序渐进。

【教学目标】

结合以上教材分析，充分考虑了学生的心理特点，根据新课程标准对三维目标的要求，我制定了这节课的教学目标：

知识与技能

（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。

（3）会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。

过程与方法

通过例题变式、学生探究，培养学生发散思维和合作学习的能力，通过例题示范让学生学会画受力分析图和过程示意图，培养学生分析物理情景构建物理模型的能力。

情感态度与价值观

通过问题探究让学生主动自主学习，受到科学方法的训练，养成积极思维，解题规范的良好习惯；让学生体会到生活中处处蕴含着物理知识，从生活走向物理，再从物理走向社会，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。

【重点、难点】

重点：应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。

难点：物体的受力分析及运动状态分析，解题方法的灵活选择和运用。正交分解法的应用。

【教学方式】

现代教学手段（交互式一体机、教学软件等）与启发模式

【教学过程】

我们在前面学习了牛顿运动定律，知道了力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度，我们可以结合运动知识，解决有关物体运动状态变化的问题，另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。那么我们一起复习我们学过的牛顿运动定律。

牛顿第一定律的内容与理解

牛顿第二定律的内容与探究的方法

牛顿第三定律的内容与理解

动力学的两类基本问题

1．掌握解决动力学两类基本问题的思路方法

其中受力分析和运动过程分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是连接力和运动的桥梁．

2．求合力的方法

(1)平行四边形定则

由牛顿第二定律F合＝ma可知，F合是研究对象受到的外力的合力；加速度a的方向与F合的方向相同．解题时，若已知加速度的方向就可推知合力的方向；反之，若已知合力的方向，亦可推知加速度的方向．

若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用平行四边形定则求F合，然后求加速度．

(2)正交分解法

物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的力作用时，常用正交分解法．一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解．

3.从受力确定运动情况的应用

例1

如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求：

(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；

(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小；

(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小．

讲授：先分析物体受力情况是关键，应该养成正确画出受力图的习惯，寻找运动学与动力学之间的桥梁——加速度。然后依据运动学求位移。

提问：解题的书写格式是怎样的？（受力图、过程分析、理论依据、文字运算、数

字计算）。

解析

(1)对物体受力分析如图：

Fcos θ－μN＝ma由图可得：

Fsin θ＋N＝mg

解得：a＝1.3 m/s2，方向水平向右

(2)v＝at＝1.3×5 m/s＝6.5 m/s 11(3)x＝at2＝×1.3×52 m＝16.25 m 22

教师进行规纳总结：

4．从运动情况确定受力

例2

质量为0.1 kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v－t图像如3图2所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的.设球受4到的空气阻力大小恒为f，取g＝10 m/s2，求：

(1)弹性球受到的空气阻力f的大小；

(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.

讲授：先分析物体运动情况是关键，寻找运动学与动力学之间的桥梁——加速度，根据牛顿第二定律求出小球所受的合力，正确画出受力图，然后依据求空气阻力。

解析

(1)由v－t图像可知，弹性球下落过程的加速度为

Δv4－0a1＝＝

m/s2＝8 m/s2 Δt0.5根据牛顿第二定律，得mg－f＝ma1 所以弹性球受到的空气阻力

f＝mg－ma1＝(0.1×10－0.1×8) N＝0.2 N 3(2)弹性球第一次反弹后的速度v1＝×4 m/s＝3 m/s 4根据牛顿第二定律，得弹性球上升的加速度为

mg＋f0.1×10＋0.2a2＝＝

m/s2＝12 m/s2 m0.1

2v032根据vv2a2h，得弹性球第一次反弹的高度h＝＝

m＝0.375 m. 2×122a22t20针对训练:（学生进行分小组讨论并进行讲解）

1．如图5所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N 的作用，则物体产生的加速度是(g取10 m/s2) (

)

A．0

B．4 m/s2，水平向左

C．2 m/s2，水平向左

D．4 m/s2，水平向右

2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，车匀速行驶，洒水时它的运动将是(

) A．做变加速运动

B．做初速度不为零的匀加速直线运动

C．做匀减速运动

D．继续保持匀速直线运动

3．某火箭发射场正在进行某型号火箭的发射试验，该火箭起飞时质量为110kg，起飞推力为310N，火箭发射塔高160 m，则该火箭起飞时的加速度大小为_________m/s2；在火箭推力不变的情况下，若不考虑空气阻力及火箭质量的变化，火箭起飞后，经________s飞离火箭发射塔．(g取10 m/s2)

4.质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图4所示的力F，F＝10 N，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止，(g取10 m/s2)则：

(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．

(2)物体运动过程中最大速度是多少？

(3)物体运动的总位移是多少？

65【课堂小结】

1、总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析。

2、强调解决动力学问题的一般步骤是：确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况；列方程求解；对结果的合理性讨论．要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯。

【布置作业】

【板书设计】

【教学反思】

适时恰当的运用激励评价机制，促进学生的合作交流、点评学生的展示、激发学生的思维、提高学生的能力，构建和谐的课堂氛围，完成教学任务。但本节课内容较多，也有一定的难度，在教学中对外开发的有一定限度，练习也不够充分，需要在“课后提升案”中加以巩固和提高。