高中物理 6[1].2《牛顿第二定律的应用》教学设计 鲁科版必修1

1 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用 教学设计教学设计 教材分析教材分析 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 教学目标教学目标 一 知识与技能 1 掌握牛顿第二定律的基本特征 2 理解超重现象和失重现象 二 过程与方法 1 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 2 学会连接体问题的一般解题方法 3 掌握超重 失重在解题中的具体应用 三 情感态度与价值观 1 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 2 通过 嫦娥一号 的成功发射和变轨的过程 激发学生的爱国热情 教学重点和难点教学重点和难点 教学重点 牛顿运动定律与运动学公式的综合运用 2 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 教学方法和手段教学方法和手段 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 教学过程教学过程 一 提出问题 导入课题一 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 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 PPT 展示 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 3 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 求解两类问题的思路 可用下面的框图来表示 可见 加速度是连接 力 和 运动 的桥梁 2 一般步骤 确定研究对象 进行受力情况及运动状态分析 选取正方向 统一单位 代入求解 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 4 三 超重和失重 1 描述 弹簧秤称量物体的重量 原理 二力平衡 2 演示 物体的平衡 超重 失重 3 归纳 超重 失重的起因和表现 起因运算表现 超重具有向上的加速度F m g a F mg 失重具有向上的加速度F m g a F mg 三 典题分析 引深拓展三 典题分析 引深拓展 例例 1 1 如图 1 所示为竖直平面内的半径为 R 的圆环 AB 是它的竖直直径 AC 是光滑的斜面轨道 一个小球从 A 点由静止开始沿 AC 斜面滑下 求下滑的时间 解析解析 设斜面的长度为 L 夹角为 则有 L 2R cos 1 a gcos 2 L at2 2 3 联立解得 t 2 R g 1 2 可见 小球沿光滑弦轨道下滑的时间 只与圆环的半径有关 且等于沿直径 AB 的自由落体时间 拓展 在图 3 中 AB 是圆的竖直直径 小球沿不同的光滑斜面轨道由静止下滑 所需的时间相等 5 例例 2 2 如图 4 所示 光滑曲面轨道与水平传送带平滑相连 但不接触 小滑块从曲面上 A 点由静止 开始滑下 在静止的传送带上做匀减速运动 离开传送带后做平抛运动 最后落在水平地面上的 P 点 若传送带是运动的 小滑块的落地点还在 P 点 那么传送带的运动方式为 A 一定顺时针传动 B 一定逆时针传动 C 可能顺时针传动 D 可能逆时针传动 解析解析 小滑块的落地点还在 P 点 说明小滑块做平抛运动的初速度不变 也就是在传送带上做匀 减速运动的加速度不变 因而 所受到向 左 的滑动摩擦力不变 所以 传送带沿逆时针方向传动 或者传送带沿顺时针方向传动 但传动速度小于滑块的速度 答案答案 CD 例例 3 3 在光滑水平地面上有两个彼此接触的物体 A 和 B 它们的质量分别为 m1和 m2 若用水平推力 F 作用于 A 物体 使 A B 一起向前运动 如图 5 所示 求两物体间的相互作用为多大 6 解析解析 由于两物体是相互接触的 在水平推力 F 的作用下做加速度相同的匀加速直线运动 是 连接体 如果把两个物体作为一个整体 用牛顿第二定律去求加速度 a 是很简便的 题目中要求 A B 间的相互作用 因此必须采用隔离法 对 A 或 B 进行分析 再用牛顿第二就可以求出两物体间的作 用力 设 A B 之间的相互作用力为 N 以 A B 整体为研究对象 由牛顿第二定律得 F m1 m2 a 所以 a F m1 m2 再以 B 为研究对象 由牛顿第二定律可得 N Fm2 m1 m2 点评 连接体的一般解题方法是 整体法求加速度 隔离法求力 拓展 1 其它情况不变 若将 F 作用于 B 物体 则 A B 间的相互作用多大 2 其它情况不变 若物体与地面间的动摩擦因数为 则 A B 间的相互作用多大 例例 4 4 如果某个物理过程中涉及 3 个物体 那么 研究对象的选择最多有几种可能 解析解析 令三个物体分别为 A B C 则研究对象的选择方式为 一个物体 A B C 两个物体 AB AC BC 三个物体 ABC 答案 答案 7 种 例例 5 5 质量为 M 的三角劈静止在粗糙的水平地面上 质量为 m 的滑块在倾角为 的斜面上以加速 度 a 匀加速下滑 求三角劈对地面的压力 N 和所受地面的摩擦力 f 解析解析 如图 7 所示 把滑块的加速度进行正交分解 7 Ax acos ay asin 由于滑块具有向下的加速度 所以处于失重状态 整体对地面的压力 也就是三角劈对地面的压力 为 N M m g masin 由于滑块具有水平向左的加速度 用 整体法 的观点 应该由地面的摩擦力产生 即 f max macos 例例 6 6 质量为 M 的框架静止于水平地面上 通过轻弹簧吊着质量为 m 的物块 如图 8 所示 在物块 上下振动的某一瞬间 框架对地面的压力为 0 求此时物块的加速度 解析解