5. 牛顿运动定律的应用课件配套优秀公开课教案设计

《用牛顿运动定律解决问题》教案

一、教学目标

（一）知识与技能

1. 理解应用牛顿运动定律解答两类动力学问题的基本思路和方法。

2. 会应用牛顿运动定律结合运动学知识求解比较复杂的两类问题。

（二）过程与方法

1．培养学生的分析推理能力。

2．收集资料，了解更多关于牛顿运动定律的知识。

（三）情感态度与价值观

1．培养学生形成积极思维，解题规范的良好习惯。

2．通过查阅资料和网上交流的方法，认识牛顿运动定律解决问题(一)的方法。

二、教学重点

应用牛顿定律解题的一般步骤。

三、教学难点

两类动力学问题的解题思路。

四、课时安排

1课时

五、教学准备

多媒体课件、粉笔、图片。

六、教学过程

新课导入：

[学生活动]同学们先思考例题一，简单的写出解题过程。

[提问]上述两个例题在解题的方法上有什么相同之处？有什么不同之处？在第二个例题中为什么要建立坐标系？在运动学中，我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向；在解决静力学的问题时，通常使尽量多的力在坐标轴上，在利用牛顿运动定律解决问题时要建立坐标系与上述的情况相比，有什么不同吗？

新课讲解：

一、从受力确定运动情况

例题一

基本思路：

（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；

（2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）；

（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；

（4）结合给定的物体的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。

强调：（1）速度的方向与加速度的方向要注意区分；

（2）题目中的力是合力还是分力要加以区分。

对应扩展2答案

点评：本题以汽车刹车问题为背景，属于从受力情况确定物体的运动状态的问题。求解此类问题可先由牛顿第二定律求出加速度a，再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量。

二、从运动情况确定受力

例题二

基本思路：

（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；

（2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度；

（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的所受的合外力；

（4）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。

对应练习2 答案：解析

将运动员看作质量为m的质点，从h1高处下落，刚接触网时速度的大小为

v12gh1（向下）；

弹跳后到达的高度为h2，刚离网时速度的大小为

v22gh2（向上）。

速度的改变量 Δv＝v1＋v2（向上）。

以a表示加速度，Δ t表示运动员与网接触的时间，则

Δv＝a Δ t。

接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，由牛顿第二定律得

F－mg＝ma。

Fmgm由以上各式解得 2gh12gh2t，

3

代入数值得

F＝1.225×10Ｎ。

点评：本题为从运动状态确定物体的受力情况的问题。求解此类问题可先由匀变速直线运动公式求出加速度a，再由牛顿第二定律求出相关的力。本题与小球落至地面再弹起的传统题属于同一物理模型，但将情景放在蹦床运动中，增加了问题的实践性和趣味性。题中将网对运动员的作用力当作恒力处理，从而可用牛顿第二定律结合匀变速运动公式求解。实际情况作用力应是变力，则求得的是接触时间内网对运动员的平均作用力。

小结

牛顿运动定律F＝ma，实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系，要列出牛顿定律的方程，就应将方程两边的物理量具体化，方程左边是物体受到的合力，这个力是谁受的，方程告诉我们是质量m的物体受的力，所以今后的工作是对质量m的物体进行受力分析。首先要确定研究对象；那么，这个合力是由哪些力合成而来的？必须对物体进行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程右边是物体的质量m和加速度a的乘积，要确定物体的加速度，就必须对物体运动状态进行分析，由此可见，解题的方法应从定律本身的表述中去寻找。

在运动学中，我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向；在解决静力学的问题时，通常使尽量多的力在坐标轴上，在利用牛顿运动定律解决问题时，往往需要利用正交分解法建立坐标系，列出牛顿运动定律方程求解，一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。