本章复习与测试教学设计第二课时

第四章

牛顿运动定律复习课

胡各庄中学

刘小峰

【教学目标】：

知识与技能：

1、通过实验，探究加速度与质量、物体受力之间的关系。

2、理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。

3、通过实验认识超重和失重。

4、认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。

5、学会用整体隔离法解决物理问题，联系第二章的内容能够做综合性问题

过程与方法： 1、通过实验的再现和复习，体验理想实验法、控制变量法。

2、通过运用牛顿定律解决问题，培养学生综合运用知识分析、解决问题的能力。

3、展示伽利略用理想实验研究力和运动的关系的方法。使学生感悟到理想实验是物理研究的一种重要的方法。

4、在牛顿第二定律的探究实验中体会如何使用控制变量的研究方法，并进一步理解用图像处理数据寻找规律的方法。

情感态度与价值观： 1、通过体验理想实验法、控制变量法，培养学生学生敢于创新的精神和思维推理能力

2、通过对例题的学习，培养学生对科学方法的归纳、总结能力和严谨的科学态度。

【教学重点】：实验方法，牛顿运动定律的应用

【教学难点】：牛顿运动定律的应用、受力分析。

【教学资源】：多媒体、实验录像、课堂讲义

【教法设计】：讲授探究式、合作探究式、实验探究式、自主探究式、讲授式

一、全章知识脉络，构建知识体系（投影下面的知识框架，教师和学生共同回顾）

二、本章复习思路突破

（一）

物理思维方法

1．理想实验法：

提问：请同学们回忆一下，伽利略是通过什么实验否定了亚里士多德的观点？

学生答：理想斜面实验（教师板书1、理想实验法）

下面我们一起来回顾这个实验。多媒体再现伽利略理想斜面实验（通过多媒体展示）

教师指出：它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究相结合的重要思想方法。“理想实验”不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深层次的抽象思维过程。惯性定律的得出，就是理想实验的一个重要结论。

【典例1】(2014·北京理综，19)伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是(

) A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置

B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态

C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变

D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小

答案：A 解析：本题考查伽利略实验。选项之间有一定的逻辑性，需要学生有一定的辨别能力。三种材料的粗糙程度不同，小球上升的高度不同，若斜面光滑，小球将上升到与0点，等高位置，A正确，B、C、D选项从本实验不能直接得出结论。本题要求从实验现象中直接得出结论。B、C、D选项中的结论也是科学的，正确的，但从本实验中不能得出。

2．控制变量法：

提问：牛顿第二定律告诉我们F、m、a三者关系，我们是如何确定的呢?（多媒体再现牛顿第二定律实验）教师概括：这是物理学上常用的研究方法，在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的关系。在研究牛顿第二定律，确定F、m、a三者关系时，就是采用的这种方法。

【典例2】(2014·新课标全国卷Ⅰ，22)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_____________(填“线性”或“非线性”)关系。

(2)由图(b)可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________________。

(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_________。钩码的质量应满足的条件是________________。

答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力

远小于小车的质量

解析：(1)由图象可以判断加速度与钩码的质量或非线性关系。

(2)当有拉力时无加速度说明存在摩擦力。

(3)为了验证实难结论，要平衡摩擦力，本实验中由于把钩码的重力作为拉力。因此必需满足M≫m的条件。

3．整体法、隔离法

提问：当处理由多个相互关联的物体组成的连接体时，常用什么方法？

整体法：这是物理学上的一种常用的思维方法，整体法是把几个物体组成的系统作为一个整体来分析，

隔离法：是把系统中的某个物体单独拿出来研究。

将两种方法相结合灵活运用，将有助于简便解题。

【典例3】如图所示，质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动.A对B的作用力为多大? 解析：取A、B整体为研究对象，其水平方向只受一个力F的作用

根据牛顿第二定律知：F＝（2m＋m）a

a＝F／3m取B为研究对象，其水平方向只受A的作用力F1，根据牛顿第二定律知：Ｆ1＝ma故F1＝F／3 对连结体（多个相互关联的物体）问题学生讨论总结：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力。即“先整体求加速度，后隔离求内力”或“先隔离求加速度，后整体求外力”。

（二）基本解题思路

提问：应用牛顿运动定律解题的一般步骤（学生分析讨论后多媒体展示）

1、认真分析题意，明确已知条件和所求量。

2、选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。

3、分析研究对象的受力情况和运动情况。

4、当研究对象所受的外力不在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。

5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。

6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。

三、知识要点追踪

1．物体的受力分析

物体受力分析是力学知识中的基础，也是其重要内容。正确分析物体的受力情况，是研究力学问题的关键，是必须掌握的基本功。

对物体进行受力分析，主要依据力的概念，分析物体所受到的其他物体的作用。具体方法如下：（学生分析讨论后多媒体展示）

①明确研究对象，即首先要确定要分析哪个物体的受力情况。

②隔离分析：将研究对象从周围环境中隔离出来，分析周围物体对它都施加了哪些作用。

③按一定顺序分析：先重力，后接触力（弹力、摩擦力）。其中重力是非接

触力，容易遗漏，应先分析；弹力和摩擦力的有无要依据其产生的条件认真分析。

④画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面，做到不“多力”也不“少力”。

2．动力学的两类基本问题

在分析物体的运动过程时，一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量.分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化. ①知道物体的受力情况确定物体的运动情况

②知道物体的运动情况确定物体的受力情况

③两类动力学问题的解题思路图解

牛顿第二定律

加速度a

运动学公式

第一类问题

受力情况

运动情况

另一类问题

加速度a

牛顿第二定律

运动学公式

提问：我们遇到的问题中，物体受力情况一般不变，即受恒力作用，物体做匀变速直线运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式有哪些？

1xvvvt/2等

学生答：vv0at,xv0tat2,v2v022ax,v02t2【典例4】(天津市五校2014～2015学年高一上学期期末联考)质量共为40kg的雪橇和运动员，在倾角θ＝37°的斜面上向下滑动(如图甲所示)，所受的空气阻力与速度成正比，今测得雪橇运动的v－t图象如图乙所示，且AB是曲线A点的切线，B点坐标为(4,15)，CD是曲线的渐近线，g取10m/s2。试求：

(1)t＝0时刻运动员的加速度和稳定时的速度；

(2)空气的阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ。

解析：(1)在v－t图象中斜率代表加速度，根据图线可知，A点的切线是AB，所以t＝0时雪橇的加速度为

Δv15－5＝m/s＝2.5m/s2

Δt4a＝因为CD是曲线的渐近线，所以运动员稳定时的速度是v＝10m/s (2)运动员所受阻力与速度成正比即f＝kv，t＝0时刻：mgsin37°－kv0－μmgcos37°＝ma

物体最后以速度v做匀速运动时：

mgsin37°－kv－μmgcos37°＝0 将v0＝5m/s，v＝10m/s，代入以上两式联立，解得

μ＝0.125，k＝20N·s/m。

【板书设计】：

第三章 牛顿运动定律复习课

㈠、物理思维方法

1．理想实验法：

2．控制变量法

3．整体法、隔离法

㈡、应用牛顿运动定律解题的一般步骤

㈢、知识要点追踪

1．物体的受力分析

2．动力学的两类基本问题