运用牛顿第二定律解决问题(一).doc

用牛顿运动定律解决问题(一)教学设计晋江市毓英中学林立芹一、教材分析用牛顿运动定律解决问题（一）是人教版高中物理必修一第4章第6节教学内容，主要学习两大类问题：1已知物体的受力情况，求物体的运动情况，2已知物体的运动情况，求物体的受力情况。掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识点学习的基础。二、教学目标 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能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。4能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。5会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。三、教学重点 1已知物体的受力情况，求物体的运动情况。2已知物体的运动情况，求物体的受力情况。四、教学难点 1物体的受力分析及运动状态分析和重要解题方法的灵活选择和运用。2正交分解法。五、学情分析学生已有的知识和技能有差距，有些学生对于受力分析及运动情况分析有一定的基础，但是两者结合起来综合的应用有些困难，需要详细的讲解。六、课前准备1学生的学习准备：预习课本相关章节，自主学习正交分解法，并初步把握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。2教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。七、教学方法新授课教学基本环节：情境导入合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测精讲点拨反思总结、布置作业八、本设计特点：本设计注重学生的课前自主、协作学习，通过问题驱动的方式引发学生积极思考，激发学生的学习热情，注重把教学重、难点细化到几个小问题中，通过自主、协作探究学习方式，让学生带着预习时的疑问充分参与到课堂教学中，通过教师的精讲点拨，层层深入的小问题的解决，最终实现教学重、难点的突破。如引入新课部分的火车和赛车运动视频的鲜明对比，让人自然的产生疑问，为何不同物体的速度变化快慢差别这么大？运动方式这么复杂多样？激发学生进行深入探究的愿望，还有本设计稿两种题型的配套预习思考题，通过小问题不断深入到问题解决的根本，同时又引领着学生在潜移默化中掌握该种题型的一般解题步骤。问题驱动式教学遵循学生对复杂事物由浅入深的认知规律，量变最终引起质变，使学生提出问题、解决问题的能力得到大大提高。九、教学流程设计图带 着 问 题 观 看 精 彩 视 频展示“已知受力情况求运动情况”题型。学生分析思考例题1（课前预习完成）。教师进行思路分析并给出参考解答。展示“已知运动情况求受力情况”题型。学生合作探究解决例题2（课前预习完成）。学生代表进行讲解。师生一起点评得出解答该题型的一般思路，教师展示参考解答。板书题型二解题思路：已知运动情况a求受力情况。板书题型一解题思路：已知受力情况a求运动情况。总结板书两种题型的相互关系图。指出两种题型解题关键均为加速度a的求解，根据题型从两个角度中判断选择一个角度进行加速度a的求解,从而使问题得到解决。十、教学过程 教学环节教师活动学生活动设计意图新课引入播放视频资料，展示思考问题：/v_show/id_XNDUzNDg0ODQ=.html（火车出站）/v_show/id_XMTA0NDUyNDU2.html（赛车运动）为何有些物体速度变化的慢？有些物体速度变化的快？我们今天的课正是要用牛顿运动定律来研究物体的运动和物体的受力，以及它们之间的具体关系。观看视频资料并思考提问。激发学生的求索欲望。 新 课 教 学 新 课 教 学 例题展示：【例1】一静止在水平面上的物体，质量为2.0 kg，在6.4 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2 N，求物体在4 s末的速度和4 s内发生的位移？通过导学案提出针对性问题，并要求学生简单的写出解题过程。1.物体的受力情况如何？2.物体所受的合力如何？3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？带着问题思考例题，并简单写出解题过程。（课前预习完成）熟悉题意，在教师有针对性问题的指引下，比较容易解决问题。教师进行例题的思路分析，给出参考答案：解：确定研究对象，对物体进行受力分析,如右图所示：由图可得： F合=FFf=（6.44.2）N=2.2 N由求出的物体所受合力用牛顿第二定律求解物体加速度根据牛顿第二定律F合=ma，得：FFf=maa=1.1m/s2根据运动学公式求解速度与位移由：vt=a t，得：vt=1.14 m/s=4.4 m/s由：s=at2/2得：S=8.8m方法归纳（投影）：由受力情况求运动情况解题步骤：（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）正交分解后，求出沿某一坐标轴方向的合力；（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；（4）根据匀变速直线运动公式求出物体运动的位移和速度。已知物体受力情况a求物体运动情况。与教师一起分析题目。理解解题思路。掌握解题步骤、书写规范。让学生进一步熟悉解题步骤例题展示：例2、一个滑雪的人质量是 75 kg，以v02m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角30。在 t5s的时间内滑下的路程x60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）通过导学案提出针对性问题，并要求学生简单的写出解题过程。1.物体的加速度大小和方向如何？2.物体受到哪几个力的作用？物体所受的合力如何？3.物体所受的合力与加速度有什么关系？合作探究解决问题。（课前预习完成）模仿第一题进行问题解决巡视，找出典型作业代表上台讲解方法与步骤对学生作业进行点评投影出参考解法：解：已知：v0=2 m/s，m=75 kg，=30，t=5 s，x=60 m求：F阻由运动学公式x=v0t+at2/2： 得：60=2t+a22/2a= 4 m/s2对物体进行受力分析，如右图所示：根据牛顿第二定律：F合=ma，结合物体的受力情况得：F阻=GxF合=mgsinma=（759.8sin30754 ）N=67.5 N学生代表上台讲解，师生共同点评学生作业，分析体会参考解答的精当。让学生学会与他人分享成功，加深对典型错误的认识，同时提高学生的语言表达能力和心理素质。方法归纳（投影）：正交分解法介绍（结合学案课前自主学习）：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，把与坐标轴不重合的力分解到x、y轴上，分别求出x、y轴上的合力，用牛顿第二定律列出方程求解，一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。已知运动情况求受力情况解题步骤：（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，由合力求出所需的分力。板书总结：已知物体运动情况a求物体受力情况。综合以上两种题型进行总结归纳：解题思路（投影）：1总结板书两种题型的相互关系图。指出加速度a是联系力与运动的桥梁，两种题型解题关键均为加速度a的求解，根据题型从两个角度中判断选择一个角度进行加速度a的求解,从而使问题得到解决。2 牛顿运动定律一般解题步骤归纳（投影）： 确定研究对象； 分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图； 分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图； 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度； 利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。结合实例自主学习正交分解法的妙用、理解解题思路。结合实例理清a、F、m三者的关系，体会两种题型的解题关键。掌握正交分解法的应用，让学生进一步熟悉解题步骤。明确关于牛顿运动定律题型的解题思路和一般步骤。作业布置：教材中问题与练习。课后独立完成习题。对所学知识与方法进行巩固。高一物理【4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）】导学案编制人：林立芹 时间：2011-10-10【学习目标】1会用牛顿运动定律解决两类动力学问题2掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法第一部分：课前自主学习 主动落实学案1.牛顿第一定律： ，牛顿第一定律定义了力：物体的运动不需要力来维持，力是改变运动状态的原因。2.牛顿第二定律： ，牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与物体的受力情况联系起来。3.牛顿第三定律： ，牛顿第三定律说明了作用力与反作用力之间的关系，把相互作用的几个物体联系起来了。4.物体做匀变速直线运动时的运动规律怎样描述？速度公式： ；位移公式： ；推论公式： 。5.方法点拨：正交分解法 把力沿两个互相垂直的方向进行分解的方法叫正交分解法。 正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的，其目的是用代数运算解决矢量运算。正交分解法求合力: （1）基本思路：先将所有的力沿两个相互垂直的方向分解，求出这两个方向上的合力，再合成所得的合力就是所有力的合力。 （2）基本思想：力的等效与替代。 （3）优越性：主要体现在求解不在一条直线上的多个共点力的合力上很方便。(4) 正交分解法求合力一般步骤: 恰当地建立直角坐标系xoy，多数情况选共点力作用的交点为坐标原点，坐标轴方向的选择具有任意性，原则是：使坐标轴与尽量多的力重合，使需要分解的力尽量少和容易分解。F2F1F3F4 将各力沿两坐标轴依次分解为互相垂直的两个分力。注意：与坐标轴正方向同向的分力取正值，与坐标轴负方向同向的分力取负值。例 在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19N、40N、30N和15N，方向如图388所示，求它们的合力。提示 本题若连续运用平行四边形定则求解，需解多个斜三角形，一次又一次确定部分合力的大小和方向，计算过程十分复杂。为此，可采用力的正交分解法求解此题。解析 如图389（a）建立直角坐标系，把各个力分解到两个坐标轴上，并求出x轴y和轴上的合力Fx和Fy，有F1F3OxyFyFxF(b)Fx=F1+F2cos37F3cos37=27N, Fy= F2sin37+F3sin37F4=27N。因此，如图389（b）所示，合力 N，即合力的大小约为38.2 N，方向与F1夹角为45。第二部分：课堂互动探究 整合提升一、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况（类型一）如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的_，再通过_规律确定物体的运动情况。例题1：一个静止在光滑水平地面上的物体，质量是2 kg，在6.4 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。求物体在4 s末的速度和4 s内的位移？结合题目思考以下三个问题,并作图分析求解例题1,并写出解题过程。1.物体的受力情况如何？2.物体所受的合力如何？3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？拓展一：例题1中如果物体与地面间的“动摩擦因数是0.21 ”。求物体在4s末的速度和4s内的位移。（g=10m/s2）拓展二：例题1中如果物体与地面间的“动摩擦因数是0.21 ”。将 “水平拉力”改为“斜向上与水平方向成37角”，大小仍为6.4 N，其他条件均不变，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。已知cos37=0.8，g=10m/s2。二、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况（类型二）如果已知物体的运动情况，根据_公式求出物体运动的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的_。例2.一个滑雪的人，质量是75 kg，以v0=2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角=30，在t=5 s的时间内滑下的路程x=60 m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。结合题目思考以下三个问题,并作图分析求解例题2,并写出解题过程，上课时由学生进行讲解。1.物体的加速度大小和方向如何？2.物体受到哪几个力的作用？物体所受的合力如何？3.物体所受的合力与加速度有什么关系？变式训练：1.从静止开始做匀加速直线运动的汽车，经过t=10s，发生位移x=30m已知汽车的质量m=4103kg，牵引力F=5.2103N求：（1）汽车运动的加速度大小；（2）运动过程中汽车所受的阻力大小变式训练：2.质量为0.5kg的物体在与水平面成300角的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s，已知物体与桌面间的动摩擦因数0.1，求作用力F的大小。（g10m/s2）三、归纳总结（认真阅读，并在做题中体会）1应用牛顿第二定律解决问题的一般思路： 确定研究对象； 分析研究对