资源简介

4.5牛顿运动定律的应用
【教材分析】
本节是应用牛顿运动定律解决问题，综合了前面所学的基础知识和本章所学的基本规律，因此本节具有承上启下的作用。将牛顿运动定律的应用分为两种类型:一是从受力确定运动情况，即受力情况已知的条件下,判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。处理这类问题的基本思路是:先分析物体的受力情况求出合力,根据牛顿第二定律求出加速度，再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移等运动学量。二是从运动情况确定受力，即在运动情况（如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下，求出物体所受的力。处理这类问题的基本思路是:首先分析清楚物体的运动学情况，根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上、利用牛顿第二定律列方程求力。
【教学目标】
1.物理观念
在解决实际问题的过程中促进运动观、相互作用观的形成；通过介绍国家科学技术的发展和中学物理与前沿科技的联系，促进学生物理价值观的形成和发展。
2.科学思维和科学探究
结合时政热点“嫦娥五号”分析前沿科技和中学物理之间的联系，促进科学思维的发展；在两个开放式的情景中让学生讨论解决实际问题的方法，使学生经历模型构建的过程，培养科学思维能力和科学探究能力。
3.科学态度与责任
将学习和生活实际结合，体会牛顿运动定律对社会发展的影响，结合时政热点培养学生的民族自豪感和爱国情怀，激发学生努力学习的动力。
【教学重难点】
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.动力学中两类基本问题的分析解决方法。
2.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。
【新课导入】
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？
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受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。
【新课讲解】
（一）从受力确定运动情况
例1、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。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。
（1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和 冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？ g 取 10 m/s2。
（2）若运动员仍以 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？
师：请大家仔细审题，能够快速正确地进行信息的收集和处理是处理问题必备的条件。本题中给出了哪些已知量，要解决的问题是什么？
生：运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，要求解冰壶能在冰面上滑行的位移
师：问题中既然涉及了力又涉及了物体的运动，那力和运动间是什么样的关系呢？
生：牛顿第二定律确定了运动和力的关系，该题应该是用牛顿第二定律来解决。先根据物体的受力求出合外力从而求出加速度，再通过运动学规律就可以确定物体的运动情况。
师：本题中的研究对象应该是谁？研究对象通常是我们分析问题的主体，也是进行受力分析的关键
生：研究对象应该是冰壶。
师：好！根据这个思路，就请同学们对该物体进行受力分析。
学生对物体进行受力分析，教师巡视
师：现在我们一起来对物体进行受力分析。按照受力分析的一般思路。
1、非接触力：重力
2、接触力：与物体接触的只有地面，而相互接触的两物体间的接触力最多只有两个：弹力和摩擦力。分析该题知物体与地面间有摩擦力，既然有摩擦力则一定有弹力。所以物体会受到地面给的弹力（垂直于接触面指向受力物体）和滑动摩擦力（与相对运动方向相反，大小）
受力分析图如下
师：物体的合外力是多少？
生：是摩檫力f
师：你的意思是N与G相互抵消，你的理由是什么？
学生愣了很久没有答案，因为这在初中学生都知道，但却很少有人知道为什么？
师：科学研究必须有严谨的态度，每一个结论都必须有客观依据，不可想当然，主观臆断，甚至公式中每一个“＋”、“－”号，必须有根据。
师：对于N为什么与G大小相等，我们需要用到牛顿第一定律及其扩展的内容，从牛顿第一定律我们知道，如果物体不受力或受力平衡，物体将静止或匀速直线运动，反之亦成立。我们将定律内容扩展后亦成立：如果物体在某一方向上不受力或受力平衡，物体在该方向上将静止或匀速。反之亦成立。题中物体只是在水平方向上运动，竖直方向上位置未发生变化即竖直方向是静止的，所以物体竖直方向上受力平衡即N=G。
师：上面关于牛顿第一定律的扩展大家一定要记住，在以后的运用中逐步理会。当然关于N=G我们也可以这样理解：物体在水平方向上做直线运动，物体做直线运动，说明物体所受的合外力与速度是在同一直线上从而知物体的合外力是在水平方向上，于是有N=G。
师：知道了合外力后我们可以做什么？
生：用求出物体的加速度a=-0.2m/s2，然后根据匀变速直线运动规律求解物体的速度和位移。
师：你怎么知道物体做的是匀变速直线运动？
生：因为物体所受的合外力是恒定的，所以加速度也是恒定的，物体做的是匀变速直线运动。
师：好，下面请同学们各自完成位移的求解。
学生各自完成剩余的工作，教师给五分钟时间。大部分学生均可以轻松完成
（二）从运动情况确定受力
从运动确定受力：①确定研究对象，构建模型②画运动草图，应用运动学公式③应用牛顿第二定律求合力④对这个物体进行受力分析：G → F弹 → F其他 → f⑤正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响
【板书】
第5节 牛顿运动定律的应用
1.由受力情况确定物体的运动情况
（1）确定研究的对象，并根据研究对象确定正方向。
（2）对研究对象进行受力分析并画出受力分析图。
（3）在受力图上以受力中心为原点，尽可能多的力在坐标轴上为原则建立直角坐标系。分别求出x、y轴的合力，运用牛顿第二定律根据合力大小求出加速度大小。
（4）与题中所给的条件相结合，选择恰当的运动学公式，求出所需的物理量。
2.由运动情况确定物体的受力情况
（1）确定研究的对象，并根据研究对象的运动方向确定正方向。
（2）对研究对象进行受力分析并画出受力分析图。
（3）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
（4）根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力。
（5）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。

展开更多......

收起↑