《牛頓第二定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、牛頓第二定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】 牛頓運(yùn)動(dòng)定律在高考考試大綱的“知識(shí)內(nèi)容表”中，共有6個(gè)條目，其中包括“牛頓定律的應(yīng)用”，為II等級(jí)要求。牛頓第二定律的應(yīng)用，是本章的核心內(nèi)容。由于整合了物體的受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，使得本節(jié)成為高考的熱點(diǎn)和必考內(nèi)容。受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，是解決物理問(wèn)題的兩種基本方法。并且，本單元的學(xué)習(xí)既是后繼“動(dòng)能”和“動(dòng)量”等復(fù)雜物理過(guò)程分析的基礎(chǔ)，也是解決“帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”等問(wèn)題的基本方法，因而顯得十分重要。 【學(xué)情分析】 由于本單元對(duì)分析、綜合和解決實(shí)際問(wèn)題的能力要求很高，不少同學(xué)在此感到困惑，疑難較多，主要反映在研究對(duì)

2、象的選擇和物理過(guò)程的分析上，對(duì)一些典型的應(yīng)用題型，如連接體問(wèn)題、超重失重問(wèn)題、皮帶傳動(dòng)問(wèn)題、斜面上的物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題等，學(xué)生缺乏針對(duì)性訓(xùn)練，更缺少理性的思考和總結(jié)。 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識(shí)與技能 1、掌握牛頓第二定律的基本特征； 2、理解超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象。 二、過(guò)程與方法 1、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的基本思路和方法，學(xué)會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決力學(xué)問(wèn)題； 2、學(xué)會(huì)連接體問(wèn)題的一般解題方法； 3、掌握超重、失重在解題中的具體應(yīng)用。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)相關(guān)問(wèn)題的分析和解決，培養(yǎng)

3、學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神； 2、通過(guò)“嫦娥一號(hào)”的成功發(fā)射和變軌的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 教學(xué)重點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用。 教學(xué)難點(diǎn)：物體受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析；處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)“物理模型”和“物理情景”的建立。 【教學(xué)方法和手段】 教學(xué)方法：分析法、討論法、圖示法 教學(xué)手段：計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)，PPT課件 【教學(xué)過(guò)程】 一、提出問(wèn)題，導(dǎo)入課題 提問(wèn)、討論、評(píng)價(jià) （一）高三物理（復(fù)習(xí)）前三章的內(nèi)容及其邏輯關(guān)系是怎樣的？ （二）牛頓運(yùn)動(dòng)定律的

4、核心內(nèi)容是什么？ （三）如何理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系？ PPT展示：力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，受力作用的物體存在加速度。我們可以結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，解決有關(guān)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題。另一方面，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)，一定有加速度，我們可以由加速度來(lái)確定物體的受力。 二、知識(shí)構(gòu)建，方法梳理 （一）動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 1已知物體的受力情況，要求確定物體的運(yùn)動(dòng)情況 處理方法：已知物體的受力情況，可以求出物體的合力，根據(jù)牛頓第二定律可以求出物體的加速度，在利用物體初始條件（初位置和初速度），根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的位移和速

5、度。也就是確定了物體的運(yùn)動(dòng)情況。 2已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，要求推斷物體的受力情況 處理方法：已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的合外力，由此推斷物體受力情況。 （二）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解 1基本思路 牛頓第二定律反映的是，加速度、質(zhì)量、合外力的關(guān)系，而加速度可以看成是運(yùn)動(dòng)的特征量，所以說(shuō)加速度是連接力和運(yùn)動(dòng)的紐帶和橋梁，是解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。 求解兩類問(wèn)題的思路，可用下面的框圖來(lái)表示：  可見(jiàn)，加速度是連接“力”和“運(yùn)動(dòng)”的橋梁。 2一般步驟： 確定研究

6、對(duì)象； 進(jìn)行受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析； 選取正方向； 統(tǒng)一單位，代入求解； 檢驗(yàn)結(jié)果。 3注意事項(xiàng) （1）同體； （2）同向； （3）同時(shí)； （4）同單位制（SI制）。 倡導(dǎo)對(duì)問(wèn)題先作定性和半定量分析，弄清問(wèn)題的物理情景、找到正確解題的關(guān)鍵，以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣。 （三）超重和失重 1描述：彈簧秤稱量物體的重量。原理：二力平衡。 2演示：物體的平衡、超重、失重。 3歸納：超重、失重的起因和表現(xiàn)  起因運(yùn)算表現(xiàn)超重具有向上的加速度

7、F=m（g+a）Fmg失重具有向上的加速度F=m（g-a）F<mg 三、典題分析，引深拓展 【例1】如圖1所示為豎直平面內(nèi)的半徑為R的圓環(huán)，AB是它的豎直直徑，AC是光滑的斜面軌道。一個(gè)小球從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿AC斜面滑下，求下滑的時(shí)間。  【解析】設(shè)斜面的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，夾角為，則有：L=2R/cos     （1） a=gcos      （2） L=at2/2       

8、 （3） 聯(lián)立解得：t=2（R/g）1/2 可見(jiàn)，小球沿光滑弦軌道下滑的時(shí)間，只與圓環(huán)的半徑有關(guān)，且等于沿直徑AB的自由落體時(shí)間。 拓展：在圖3中，AB是圓的豎直直徑，小球沿不同的光滑斜面軌道由靜止下滑，所需的時(shí)間相等。  【例2】如圖4所示，光滑曲面軌道與水平傳送帶平滑相連，但不接觸，小滑塊從曲面上A點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，在靜止的傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)傳送帶后做平拋運(yùn)動(dòng)，最后落在水平地面上的P點(diǎn)，若傳送帶是運(yùn)動(dòng)的，小滑塊的落地點(diǎn)還在P點(diǎn)，那么傳送帶的運(yùn)動(dòng)方式為：  A一定順時(shí)針傳動(dòng) B一定逆時(shí)針傳動(dòng)  

9、C可能順時(shí)針傳動(dòng) D可能逆時(shí)針傳動(dòng) 【解析】小滑塊的落地點(diǎn)還在P點(diǎn)，說(shuō)明小滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度不變；也就是在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度不變。因而，所受到向“左”的滑動(dòng)摩擦力不變，所以，傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较騻鲃?dòng)，或者傳送帶沿順時(shí)針?lè)较騻鲃?dòng)，但傳動(dòng)速度小于滑塊的速度。 答案：CD 【例3】在光滑水平地面上有兩個(gè)彼此接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，若用水平推力F作用于A物體，使A、B一起向前運(yùn)動(dòng)，如圖5所示，求兩物體間的相互作用為多大？  【解析】由于兩物體是相互接觸的，在水平推力F的作用下做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，是“

10、連接體”。如果把兩個(gè)物體作為一個(gè)整體，用牛頓第二定律去求加速度a是很簡(jiǎn)便的。題目中要求A、B間的相互作用，因此必須采用隔離法，對(duì)A或B進(jìn)行分析，再用牛頓第二就可以求出兩物體間的作用力。 設(shè)A、B之間的相互作用力為N，以A、B整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：F=(m1+m2)a；所以，a=F/(m1+m2) 再以B為研究對(duì)象，由牛頓第二定律可得：N=Fm2/(m1+m2) 點(diǎn)評(píng)：連接體的一般解題方法是，整體法求加速度，隔離法求力。 拓展： （1）其它情況不變，若將F作用于B物體，則A、B間的相互作用多大？ （2）其它情況不變，若物體與

11、地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?，則A、B間的相互作用多大？ 【例4】如果某個(gè)物理過(guò)程中涉及3個(gè)物體，那么，研究對(duì)象的選擇最多有幾種可能？ 【解析】令三個(gè)物體分別為A、B、C，則研究對(duì)象的選擇方式為： 一個(gè)物體：A、B、C 兩個(gè)物體：AB、AC、BC 三個(gè)物體：ABC 答案：7種 【例5】質(zhì)量為M的三角劈靜止在粗糙的水平地面上，質(zhì)量為m的滑塊在傾角為的斜面上以加速度a勻加速下滑。求三角劈對(duì)地面的壓力N和所受地面的摩擦力f。  【解析】如圖7所示，把滑塊的加速度進(jìn)行正交分解。  Ax=acos；ay=asin 由于滑塊具有向下的加速度，所以處于失重狀態(tài)。整體對(duì)地面的壓力（也就是三角劈對(duì)地面的壓力）為N=（M+m）g-masin。 由于滑塊具有水平向左的加速度，用“整體法”的觀點(diǎn)，應(yīng)該由地面的摩擦力產(chǎn)生。即：f=max=macos 【例6】質(zhì)量為M的框架靜止于水平地面上，通過(guò)輕彈簧吊著質(zhì)量為m的物塊，如圖8所示。在物塊上下振動(dòng)的某一瞬間，框架對(duì)地面的壓力為0，求此時(shí)物塊的加速度。