本章复习与测试第一课时导学案

专题二

力与直线运动（牛顿定律的应用）

第一课时

太和二中

王海彬

【教材分析】

《牛顿运动定律》在高考《考试大纲》的“知识内容表”中，共有6个条目，其中包括“牛顿定律的应用”，为II等级要求。牛顿第二定律的应用，是本章的核心内容。由于整合了物体的受力分析和运动状态分析，使得本节成为高考的热点和必考内容。受力分析和运动状态分析，是解决物理问题的两种基本方法。并且，本单元的学习既是后继“动能”和“动量”等复杂物理过程分析的基础，也是解决“带电粒子在电场、磁场中运动”等问题的基本方法，因而显得十分重要。

【学情分析】

由于本单元对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高，不少同学在此感到困惑，疑难较多，主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上，对一些典型的应用题型，如连接体问题、超重失重问题、皮带传动问题、斜面上的物体运动问题等，学生缺乏针对性训练，更缺少理性的思考和总结。

【教学目标】

一、知识与技能

掌握牛顿第二定律的基本特征；

二、过程与方法

掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题；

三、情感态度与价值观

通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；

【教学重点和难点】

教学重点：牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。

教学难点：物体受力情况和运动状态的分析；处理实际问题时“物理模型”和“物理情景”的建立。

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【教学方法和手段】

教学方法：分析法、讨论法、图示法

教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件

【教学过程】

一、提出问题，导入课题

提问、讨论、评价

（一）高三物理（复习）前三章的内容及其逻辑关系是怎样的？

第一章

运动的描述

第二章

匀变速直线运动的研究

第三章

相互作用

（二）牛顿运动定律的核心内容是什么？

（三）如何理解力和运动的关系？

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。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。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。

二、知识构建，方法梳理

（一）动力学的两类基本问题

1．已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况

处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，在利用物体初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度。也就是确定了物体的运动情况。

2．已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况

处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。

（二）动力学问题的求解

1．基本思路

牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，是解决动力学问题的关键。

2

2．一般步骤：

⑴确定研究对象；

⑵进行受力情况及运动状态分析；

⑶选取正方向；

⑷统一单位，代入公式求解；

⑸检验结果。

3．注意事项

（1）同体；（2）同向；（3）同时；（4）同单位制（SI制）。

倡导对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景、找到正确解题的关键，以养成良好的思维品质和解题习惯。

考点1| 匀变速直线运动规律应用

难度：中档

题型：选择题、计算题

(2014·全国卷ⅠT24)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5.若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．

【解题关键】

关键语句

“人的反应时间”“汽车系统反应时间”

安全距离为120 m

2动摩擦因数为晴天时的5

信息解读

反应时间内车做匀速直线运动

后车在反应时间及刹车过程的总距离

雨天、晴天两种情况下，刹车时加速度不同

【解析】

设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为x，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得:

μ0mg＝ma0

①

3

v20x＝v0t0＋2a

0

②

设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有

2μ＝5μ0

③

设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得: μmg＝ma

v2x＝vt0＋2a

⑤

⑥

④

联立①②③④⑤式并代入题给数据得:

v＝20 m/s(72 km/h)．

1．高考考查特点

(1)高考题注重基本概念的理解及基本公式及推论的灵活应用，计算题要注意追及相遇类为背景的实际问题．

(2)熟练掌握运动学的基本规律及推论，实际问题中做好过程分析及运动中的规律选取是解题的关键．

2．解题常见误区及提醒

(1)基本概念公式及基本推论记忆不准确，应用不灵活．

(2)实际问题中过程不清晰、时间关系、速度关系、位移关系把握不准．

(3)解决追及相遇问题时，要抓住题目中的关键词语(如“刚好”等)．

●考向1

匀变速直线运动基本公式的应用

1．(2016·潍坊一模)如图2所示，一长为200 m的列车沿平直的轨道以80 m/s的速度匀速行驶，当车头行驶到进站口O点时，列车接到停车指令，立即匀减速停车，因OA段铁轨不能停车，整个列车只能停在AB段内，已知OA＝1 200 m，OB＝2 000 m，求：

(1)列车减速运动的加速度大小的取值范围；

图2 (2)列车减速运动的最长时间．

【解析】

(1)若列车车尾恰好停在A点右侧，减速运动的加速度大小为a1，距离为x1，则:

0－v20＝－2a1x1

4

x1＝1 200 m＋200 m＝1 400 m

16解得：a1＝7

m/s2

若列车车头恰好停在B点，减速运动的加速度大小为a2，距离为xOB＝2 000 m，则:

0－v20＝－2a2xOB

8解得：a2＝5

m/s2

816故加速度大小a的取值范围为5

m/s2≤a≤7

m/s2.

(2)当列车车头恰好停在B点时，减速运动时的时间最长，

则0＝v0－a2t

解得：t＝50 s.

●考向2

匀变速直线运动推论的应用

2．如图3所示，物体自O点由静止出发开始做匀加速直线运动，途径A、B、C三点，其中A、B之间的距离L1＝2 m，B、C之间的距离L2＝3 m．若物体通过L1、L2这两段位移的时间相等，则OA之间的距离L等于(

) 3498A.4m

B.3m

C.8m

D．9m

图3 【解析】由题知“物体通过L1、L2这两段位移的时间相等(设为T)”，则vBL1＋L25L2－L11v23A＝2T＝2T，加速度a＝T2＝T2，在A点速度vA＝vB－aT＝2T，于是L＝2av2191259B＝2a·2，L＋2＝＝·2，两式相比，解得L＝

m．

4T2a2a4T8●考向3

追及相遇问题

3．(高考改编)在[例2](2014·全国卷ⅠT24)中，若在雨天以108 km/h的速度匀速行驶，前后两车的安全距离至少应为多大？

22【解析】

由[例2]解析可知，雨天的加速度a＝μg＝5μ0g＝5a0

v20故其安全距离x′＝v0·t0＋2a

②

③

①

v20由[例2]解析可知：x＝v0·t0＋2a＝120 m 0由①②③可得：x′＝255 m.

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1．解决匀变速直线运动问题的四种常用方法

2．求解追及问题的技巧

【小结】用运动学公式和牛顿第二定律解题的步骤

【板书设计】

专题二

力与直线运动（牛顿定律的应用）

考点1| 匀变速直线运动规律应用

●考向1

匀变速直线运动基本公式的应用

●考向2

匀变速直线运动推论的应用

●考向3

追及相遇问题

【布置作业】

练习册配套同步课课练

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