资源简介

牛顿运动定律的应用
教学内容 分析 课程的知识结构：《牛顿运动定律的应用》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主题下的内容。课程标准要求为：“理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活种的有关现象、解决有关问题。”
课程的地位和作用：牛顿运动定律的应用是必修一第四章中的第五节，牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用。本节内容是从应用角度学习牛顿运动定律，本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识学习的基础。
学情分析 已有的知识： 学生学习了三个牛顿运动定律，在第二章对匀变速运动的规律有较为熟练的应用，对于各种力的规律都有了较深的认识，能够对物体进行受力分析，画出受力示意图，求解合力，这些都为本节利用牛顿运动定律，求解运动和力的问题打下知识基础。
学生学习需求：学生通过本节两类典型问题的解决，形成基本的解决问题思路，能够更深刻的认识运动和力的关系，形成运动和相互作用观念。
教学目标 核心素养 物理观念：1、知道什么是已知物体的受力情况确定物体的运动情况； 2、知道什么是已知物体的运动情况确定物体的受力情况； 3、会对研究对象进行受力分析和运动情况分析。
科学思维：1、理解加速度是联系力和运动的桥梁； 2、掌握应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题的基本思路和方法
科学探究：学会将生活中简单的情景问题转化为物理模型进行研究。
科学态度与责任：初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学知识解决实际问题的意识。
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。
教学难点 1．物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。
2．将实际情景转化为简单模型
课 型 新授课 教 具 PPT，自制水平加速度计
教 法 讲授法、启发式教学、师生讨论
教 学 过 程
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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引入
) 1.PPT插入高铁进站视频 2.提问：为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台 上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？假如高铁从杭州方向以250公里每小时的速度行驶，为准确停靠黄山北站，设计多远开始关闭发动机开始滑行。 学生观看视频，获得直观感受；并进行思考。
活动意图说明： 1、使学生直观感觉有趣的情景，培养热爱生活的思想感情。 2、激发学生学习的欲望和好奇心，体现从生活走向物理的教学观念。 3、引出本节课学习内容。
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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情景
一
：测公交车加速度
) PPT播放公交车拉环偏离竖直方向的视频和图片 分析拉环偏离原因。 学生思考，回答，整理。
1、PPT播放测公交车加速度的实验视频 提问： （1）依据照片想要测量公交车的加速度，需要测量哪些量？ （2）测量的加速度是多少？ 2、展示简易加速度计 3、解决高铁问题，利用加速度计测量高铁的加速度，进而就可以分析高铁的运动信息。 学生参与分析，获得结果。
活动意图说明：为引出本节课内容做铺垫。
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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情景二：汽车刹车
) 分析汽车受力情况，找出加速度的决定因素 通过测量，推断汽车的运动情况 如果汽车初速度加倍，滑行的距离如何变化 了解ABS（汽车防抱死系统） 分析汽车安全行驶的重要性 1.学生参与分析，思考并回答教师的问题 2.学生自学防抱死系统知识
PPT展示汽车80km/h-0的全力刹车测试图 分析汽车安装ABS系统的必要性。
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情景三：冰壶运动
)由生活中常见情景转入不常见情景，先通过视频（PPT插入冰壶视频）让学生熟悉该情景。 情景2：冰壶球是冬奥会比赛项目之一，中国女子冰壶队在各类比赛中取得了不错的成绩。球员通过掷球、刷冰控制冰壶球最后停止的位置，使己方球尽量靠近圆垒圆心，而使对方球尽量远离圆垒圆心。请看视频，随后提出问题： 运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。 运动员以v0＝3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数μ1＝0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？取 g ＝10m/s2 引导学生对物体进行分析： 先对冰壶进行受力分析，分析已知量和未知量，选择解决问题的方向，约定物理量的符号。 解答： 根据滑动摩擦力公式，有Ff＝－μ1FN＝－μ1mg 根据牛顿第二定律 冰壶的加速度为 a1＝＝－μ1g＝－0.02×10 m/s2＝－0.2 m/s2 加速度为负值，方向与x轴正方向相反。 由运动学公式 得x1＝－＝－ m＝28.9 m 学生利用准备好的象棋棋子在课桌上模仿冰壶运动，从而将冰壶的运动转化为熟悉的滑块模型。
提出新的问题 按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。 （2）若运动员仍以v0＝3.4 m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？取 g ＝10 m/s2。 引导学生对冰壶的受力和运动过程进行分析，选取解决问题的方向和方法。 冰壶球在前一阶段有＝2a1x10 冰壶球后一阶段的加速度为 a2＝－μ2g＝－0.9×0.2×10 m/s2 ＝－0.18 m/s2 滑行10 m 后为匀减速直线运动，由＝2a2x2 x2＝－＝－＝－m＝21 m 冰壶球第二次滑行的总距离为 x＝x10＋x2＝(10＋21) m＝31 m 第二次比第一次多滑行的距离为 Δx＝x－x1＝(21－28.9) m＝2.1 m
活动意图说明：帮助学生理解从物体受力情况确定物体运动情况。
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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情景四：收尾速度
) 高空坠物是很危险的，可是生活中常见的雨滴从数千米的高空落下，却不会砸伤人，这是为什么呢 若雨滴在下落过程中受到空气阻力的大小与速度大小的二次方成正比。 1.学生分析雨滴的运动，并回答问题。 2.学生分析雨滴受力。 3.理解a=0时，雨滴速度最大（收尾速度）
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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对比总结
) 学生理解。
活动意图说明：通过对比情景找出共同点，引出下一个内容“已知运动情况，确定受力情况”。
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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情景五：滑雪运动
) 一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡的倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m，求滑雪人受到的阻力，g取10m/s2。 分析：1.人的位移是多少？ 2.人的加速度是多少？ 3.人受到哪些力？画出受力示意图 4.合力是多少？如何运用牛顿第二定律列方程？ 解： x＝v0t＋1/2at2 其中v0＝2m/s，t＝5s， x＝60m， 则有: 根据牛顿第二定律，有 y方向FN－mgcosθ＝0 x方向mgsinθ－Ff＝ma 得FN＝mgcosθ Ff＝m（gsinθ－a） 其中，m＝75kg，θ＝30°， 则有Ff＝75N，FN＝650N 提问：滑雪者所受阻力真的是滑动摩擦吗？ 考虑空气阻力作用下分析滑雪者受力情况。 1.学生审题、思考，解答。 2.学生思考滑雪者是否只受滑动摩擦力。 3.学生思考滑雪者受力，加速度的变化。
教学环节 教师活动预设 学生活动预设
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归纳总结
) 学生理解
(
作业
) 1.完成书面课后练习 2. 制作一个竖直加速度计，能测量电梯运动的加速度，并用它来研究电梯运动的加速度。（参考教材p106第9题，研究竖直加速度计的原理。） 3. 用phyphox软件测量电梯运行时的加速度，研究电梯的运动。

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