模式1：物理必修1人教版：全冊精品教案學案-必修一4.6教案學案

必修一46用牛頓運動定律解決問題（一）教案1教材分析用牛頓運動定律解決問題（一）是人教版高中物理必修一第4章第6節(jié)教學內(nèi)容，主要學習兩大類問題1已知物體的受力情況，求物體的運動情況，2已知物體的運動情況，求物體的受力情況。掌握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法。本節(jié)內(nèi)容是對本章知識的提升，又是后面知識點學習的基礎。2教學目標1知道應用牛頓運動定律解決的兩類主要問題。2掌握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法。3能結合物體的運動情況對物體的受力情況進行分析。4能根據(jù)物體的受力情況推導物體的運動情況。5會用牛頓運動定律和運動學公式解決簡單的力學問題。3教學重點1已知物體的受力情況，求物體的運動情況。2已知物體的運動情況，求物體的受力情況。4教學難點1物體的受力分析及運動狀態(tài)分析和重要的解題方法的靈活選擇和運用。2正交分解法。5學情分析我們的學生屬于平行分班，沒有實驗班，學生已有的知識和實驗水平有差距。有些學生對于受力分析及運動情況有一定的基礎，但是兩者結合起來綜合的應用有些困難，需要詳細的講解。6教學方法1學案導學見后面的學案。2新授課教學基本環(huán)節(jié)預習檢查、總結疑惑情境導入、展示目標合作探究、精講點撥反思總結、當堂檢測發(fā)導學案、布置預習7課前準備1學生的學習準備預習課本相關章節(jié)，初步把握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法。2教師的教學準備多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。課時安排2課時8教學過程一預習檢查、總結疑惑檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。（二）情景導入、展示目標學生活動同學們先思考例題一、例題二，簡單的寫出解題過程。提問上述兩個例題在解題的方法上有什么相同之處有什么不同之處在第二個例題中為什么要建立坐標系在運動學中，我們通常是以初速度的方向為坐標軸的正方向；在解決靜力學的問題時，通常使盡量多的力在坐標軸上，在利用牛頓運動定律解決問題時要建立坐標系與上述的情況相比，有什么不同嗎設計意圖步步導入，吸引學生的注意力，明確學習目標。（三）合作探究、精講點撥教師講解大家可以看到上述兩個例題解題過程中都用到牛頓第二定律，但是例題一是已知物體的受力情況，求物體的運動情況的問題，而例題二是已知物體的運動情況求物體的受力情況的問題。所以我們發(fā)現(xiàn)，牛頓運動定律可以解決兩方面的問題，即從受力情況可以預見物體的運動情況和從運動情況可以判斷物體的受力情況。下面我們來分析兩種問題的解法。從受力確定運動情況例題一基本思路（1）確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力示意圖；（2）根據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合外力（包括大小和方向）；（3）根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的加速度；（4）結合給定的物體的運動的初始條件，選擇運動學公式，求出所需的運動參量。強調(diào)（1）速度的方向與加速度的方向要注意區(qū)分；（2）題目中的力是合力還是分力要加以區(qū)分。對應練習1答案解析設汽車剎車后滑動的加速度大小為A，由牛頓第二定律可得MGMA，AG。由勻變速直線運動速度位移關系式V022AX，可得汽車剎車前的速度為M/S14M/S。1407220GXAV正確選項為C。點評本題以交通事故的分析為背景，屬于從受力情況確定物體的運動狀態(tài)的問題。求解此類問題可先由牛頓第二定律求出加速度A，再由勻變速直線運動公式求出相關的運動學量。從運動情況確定受力例題二基本思路（1）確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力示意圖；（2）選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度；（3）根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的所受的合外力；（4）根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。對應練習2答案解析將運動員看作質(zhì)量為M的質(zhì)點，從H1高處下落，剛接觸網(wǎng)時速度的大小為（向下）；112GHV彈跳后到達的高度為H2，剛離網(wǎng)時速度的大小為（向上）。22速度的改變量VV1V2（向上）。以A表示加速度，T表示運動員與網(wǎng)接觸的時間，則VAT。接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力MG，由牛頓第二定律得FMGMA。由以上各式解得，TGHMG21代入數(shù)值得F15103。點評本題為從運動狀態(tài)確定物體的受力情況的問題。求解此類問題可先由勻變速直線運動公式求出加速度A，再由牛頓第二定律求出相關的力。本題與小球落至地面再彈起的傳統(tǒng)題屬于同一物理模型，但將情景放在蹦床運動中，增加了問題的實踐性和趣味性。題中將網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理，從而可用牛頓第二定律結合勻變速運動公式求解。實際情況作用力應是變力，則求得的是接觸時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的平均作用力。小結牛頓運動定律FMA，實際上是揭示了力、加速度和質(zhì)量三個不同物理量之間的關系，要列出牛頓定律的方程，就應將方程兩邊的物理量具體化，方程左邊是物體受到的合力，這個力是誰受的，方程告訴我們是質(zhì)量M的物體受的力，所以今后的工作是對質(zhì)量M的物體進行受力分析。首先要確定研究對象；那么，這個合力是由哪些力合成而來的必須對物體進行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四邊形定則或正交分解法。方程右邊是物體的質(zhì)量M和加速度A的乘積，要確定物體的加速度，就必須對物體運動狀態(tài)進行分析，由此可見，解題的方法應從定律本身的表述中去尋找。在運動學中，我們通常是以初速度的方向為坐標軸的正方向；在解決靜力學的問題時，通常使盡量多的力在坐標軸上，在利用牛頓運動定律解決問題時，往往需要利用正交分解法建立坐標系，列出牛頓運動定律方程求解，一般情況坐標軸的正方向與加速度方向一致。課堂練習見學案1解析物體受重力MG、支持力FN和向前的摩擦力F作用，由牛頓第二定律，有FMA，又FNMG0,FFN，解得AG0110M/S21M/S2。當物體做勻加速運動達到傳送帶的速度V2M/S時，其位移為M2M20M，1221AVS所以物體運動2M后與傳送帶一起勻速運動。第一段加速運動時間為S2S，1T第二段勻速運動時間為S9S。202VST所以，物體在傳送帶上運動的總時間為TT1T22S9S11S。點評物體受力情況發(fā)生變化，運動情況也將發(fā)生變化。此題隱含了兩個運動過程，如不仔細審題，分析運動過程，將出現(xiàn)把物體的運動當作勻速運動（沒有注意到物體從靜止開始放到傳送帶上），或把物體的運動始終當作勻加速運動。2解析1設小球所受風力為F，則F05MG。當桿水平固定時，小球做勻速運動，則所受摩擦力FF與風力F等大反向，即FFF。又因FFFNMG，以上三式聯(lián)立解得小球與桿間的動摩擦因數(shù)05。2當桿與水平方向成370角時，小球從靜止開始沿桿加速下滑。設下滑距離S所用時間為T，小球受重力MG、風力F、桿的支持力FN和摩擦力FF作用，由牛頓第二定律可得，沿桿的方向FCOSMGSINFFMA，垂直桿的方向FNFSINMGCOS0，又FFFN，F(xiàn)05MG，解得小球的加速度COSSINSICOGMA。GG4380560580因，21ATS故小球的下滑時間為。GSAST3842點評本題是牛頓運動定律在科學實驗中應用的一個實例，求解時先由水平面上小球做勻速運動時的二力平衡求出動摩擦因數(shù)，再分析小球在桿與水平面成370角時的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律列出方程，求得加速度，再由運動學方程求解。這是一道由運動求力，再由力求運動的典型例題。（四）反思總結，當堂檢測教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。設計意圖引導學生構建知識網(wǎng)絡并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）（五）發(fā)導學案、布置預習我們已經(jīng)學習了牛頓運動定律應用（一），那么在下一節(jié)課我們一起來學習牛頓運動定律應用（二）。這節(jié)課后大家可以先預習這一部分，重點是掌握解決這類問題的方法。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。設計意圖布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。9板書設計一、兩類問題已知物體的受力情況求物體的運動情況的問題已知物體的運動情況求物體的受力情況的問題二、解題思路確定研究對象；分析研究對象的受力情況，必要時畫受力示意圖；分析研究對象的運動情況，必要時畫運動過程簡圖；利用牛頓第二定律或運動學公式求加速度；利用運動學公式或牛頓第二定律進一步求解要求的物理量。10教學反思牛頓運動定律FMA，實際上是揭示了力、加速度和質(zhì)量三個不同物理量之間的關系，要列出牛頓定律的方程，就應將方程兩邊的物理量具體化，方程左邊是物體受到的合力，這個力是誰受的，方程告訴我們是質(zhì)量M的物體受的力，所以今后的工作是對質(zhì)量M的物體進行受力分析。首先要確定研究對象；那么，這個合力是由哪些力合成而來的必須對物體進行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四邊形定則或正交分解法。方程右邊是物體的質(zhì)量M和加速度A的乘積，要確定物體的加速度，就必須對物體運動狀態(tài)進行分析，由此可見，解題的方法應從定律本身的表述中去尋找。在運動學中，我們通常是以初速度的方向為坐標軸的正方向；在解決靜力學的問題時，通常使盡量多的力在坐標軸上，在利用牛頓運動定律解決問題時，往往需要利用正交分解法建立坐標系，列出牛頓運動定律方程求解，一般情況坐標軸的正方向與加速度方向一致。必修一46用牛頓定律解決問題（一）學案課前預習學案一、預習目標3已知物體的受力情況，求物體的運動情況。（自主預習例題一）4已知物體的運動情況，求物體的受力情況。（自主預習例題二）二、預習內(nèi)容（自主學習課本89頁91頁）三、提出疑惑同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學案一學習目標6知道應用牛頓運動定律解決的兩類主要問題。7掌握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法。8能結合物體的運動情況對物體的受力情況進行分析。9能根據(jù)物體的受力情況推導物體的運動情況。二學習重點5已知物體的受力情況，求物體的運動情況。6已知物體的運動情況，求物體的受力情況。三學習難點3物體的受力分析及運動狀態(tài)分析和重要的解題方法的靈活選擇和運用。4正交分解法。四、學習過程探究一一從受力確定運動情況例題1分析這個問題是已知物體受的力，求它運動的速度和位移。先考慮兩個問題。（1）物體受到的合力沿什么方向大小是多少（2）物體的運動是勻變速運動嗎解題過程對應練習1在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14M，假設汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為07，G取10M/S2，則汽車剎車前的速度為（）A7M/SB10M/SC14M/SD20M/S解析設汽車剎車后滑動的加速度大小為A，由牛頓第二定律可得MGMA，AG。由勻變速直線運動速度位移關系式V022AX，可得汽車剎車前的速度為M/S14M/S。14720GXAV正確選項為C。探究二（二）從運動情況確定受力例題二分析這個題目是已知人的運動情況，求人所受的力。應該注意三個問題。（1）分析人的受力情況，滑雪人共受幾個力的作用這幾個力各沿什么方向其中哪些力是已知的哪些力是待求的（2）根據(jù)運動學的關系得到下滑加速度，求出對應的合力，再由合力求出人受的阻力。（3）適當選取坐標系，使運動正好沿著一個坐標軸的方向。解題過程對應練習2蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質(zhì)量為60KG的運動員，從離水平網(wǎng)面32高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面50高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為12，若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大?。℅取10M/S2）。提示將運動員的運動分為下落、觸網(wǎng)和蹦回三個階段研究。解析將運動員看作質(zhì)量為M的質(zhì)點，從H1高處下落，剛接觸網(wǎng)時速度的大小為（向下）；12V彈跳后到達的高度為H2，剛離網(wǎng)時速度的大小為（向上）。22GH速度的改變量VV1V2（向上）。以A表示加速度，T表示運動員與網(wǎng)接觸的時間，則VAT。接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力MG，由牛頓第二定律得FMGMA。由以上各式解得，TGHMG21代入數(shù)值得F15103。（三）反思總結1力和運動關系的兩類基本問題已知物體的受力情況，確定物體的運動情況；已知物體的運動情況，確定物體的受力情況。2解決力和運動關系問題的一般步驟確定研究對象；分析研究對象的受力情況，必要時畫受力示意圖；分析研究對象的運動情況，必要時畫運動過程簡圖；利用牛頓第二定律或運動學公式求加速度；利用運動學公式或牛頓第二定律進一步求解要求的物理量。五當堂檢測1如圖437所示，一水平傳送帶長為20M，以2M/S的速度做勻速運動。已知某物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為01，現(xiàn)將該物體由靜止輕放到傳送帶的A端。求物體被送到另一端B點所需的時間。（G取10M/S2）提示本題要計算物體由A到B的時間，分析物體運動過程，有兩種可能。一種可能是從靜止開始一直加速到B，知道加速度就可求出運動時間；另一種可能是，物體加速一段時間后速度與傳送帶相同，接著做勻速運動，有兩個過程，要分別計算時間。解析物體受重力MG、支持力FN和向前的摩擦力F作用，由牛頓第二定律，有FMA，又FNMG0,FFN，解得AG0110M/S21M/S2。當物體做勻加速運動達到傳送帶的速度V2M/S時，其位移為M2M20M，1221AVS所以物體運動2M后與傳送帶一起勻速運動。第一段加速運動時間為S2S，1T第二段勻速運動時間為S9S。202VST所以，物體在傳送帶上運動的總時間為TT1T22S9S11S。2如圖438所示，風洞實驗室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)解的風力?，F(xiàn)將一套有小球的細直桿放入風洞實驗室，小球孔徑略等大于直徑。（1）當桿在水平方向固定時，調(diào)解風力的大小，使小球在桿上做勻速運動，這時小球所受的風力為小球所受重力的05倍，求小球與桿間的動摩擦因數(shù)。（2）保持小球所受的風力不變，使桿與水平方向的夾角為370并固定，則小球從靜止出發(fā)在細桿上滑下距離S所需時間為多少SIN37006,COS37008提示注意（1）中小球做勻速運動，（2）中小球做勻加速運動，兩種情況風力及小球與桿間的動摩擦因數(shù)均不變，不要錯誤地認為滑動摩擦力相同。解析1設小球所受風力為F，則F05MG。當桿水平固定時，小球做勻速運動，則所受摩擦力FF與風力F等大反向，即FFF。又因FFFNMG，以上三式聯(lián)立解得小球與桿間的動摩擦因數(shù)05。2當桿與水平方向成370角時，小球從靜止開始沿桿加速下滑。設下滑距離S所用時間為T，小球受重力MG、風力F、桿的支持力FN和摩擦力FF作用，由牛頓第二定律可得，沿桿的方向FCOSMGSINFFMA，風370圖438圖437ABV垂直桿的方向FNFSINMGCOS0，又FFFN，F(xiàn)05MG，解得小球的加速度COSSINSICOGMA。GG4380560580因，21ATS故小球的下滑時間為。GST384課后練習與提高1如圖439所示，箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，桿上套著一個圓環(huán)。箱子的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為M，圓環(huán)沿桿滑動時與桿間有摩擦。1若環(huán)沿桿加速下滑，環(huán)與桿間摩擦力的大小為F，則箱子對地面的壓力有多大2若環(huán)沿桿下滑的加速度為A，則箱子對地面的壓力有多大3若給環(huán)一定的初速度，使環(huán)沿桿上滑的過程中摩擦力的大小仍為F，則箱子對地面的壓力有多大4若給環(huán)一個初速度V0，環(huán)沿桿上滑H高后速度恰好為0，則在環(huán)沿桿上滑的過程中箱子對地面的壓力有多大提示由于環(huán)沿桿下滑和上滑時的加速度與箱子不同，因此應分別以環(huán)和箱子為研究對象，分析它們的運動情況和受力情況，并找出它們之間的聯(lián)系。解析1環(huán)沿桿下滑時，環(huán)受到的摩擦力方向向上，箱子（即桿）受到的摩擦力方向向下，故箱子受到地面的支持力FNMGF。根據(jù)牛頓第三定律可知，箱子對地面的壓力FNFNMGF。2環(huán)以加速度A加速下滑，由牛頓第二定律有MGFMA，故環(huán)受到的摩擦力FMGA。直接應用1的結果，可得箱子對地面的壓力FNMGFMGMGAMMGMA。3環(huán)沿桿上滑時，環(huán)受到的摩擦力方向向下，箱子（即桿）受到的摩擦力方向向上，故箱子受到地面的支持力FNMGF。根據(jù)牛頓第三定律可知，箱子對地面的壓力FNFNMGF。4由運動學公式V022AH，可得環(huán)沿桿上滑做勻減速運動的加速度大小為，HA0圖439由牛頓第二定律有MGFMA，故環(huán)受到的摩擦力FMAG。直接應用3的結果，可得箱子對地面的壓力FNMGFMGMAGMMGMAMMG。HMV20點悟上述將圓環(huán)和箱子分