《3牛頓第二定律》教學(xué)設(shè)計(jì)(甘肅省縣級(jí)優(yōu)課)-物理教案

第2講《牛頓第二定律及其基本應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)徐克廣【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)象的選擇和物理過程的分析上，對(duì)一些典型的應(yīng)用題型，如連接體問題、超重失重問題、皮帶傳動(dòng)問題、斜面上的物體運(yùn)動(dòng)問題等，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、理解牛頓第二定律的五點(diǎn)性質(zhì)；3、掌握整體法與隔離法在連接體問題中的應(yīng)用；

二、過程與方法

1、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問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)問題；

2、學(xué)會(huì)連接體問題的一般解題方法；

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、通過相關(guān)問題的分析和解決，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；

【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)過程】

一、提出問題，導(dǎo)入課題提問、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)問題的關(guān)鍵。求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示：

可見，加速度是連接“力”和“運(yùn)動(dòng)”的橋梁。

2．一般步驟：

⑴確定研究對(duì)象；⑵進(jìn)行受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析；⑶選取正方向；

⑷統(tǒng)一單位，代入求解；

⑸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)問題先作定性和半定量分析，弄清問題的物理情景、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、典題分析，引深拓展【例1】(多選)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的物體a放在光滑的水平桌面上，當(dāng)在細(xì)繩下端掛上質(zhì)量為m的物體b時(shí)，物體a的加速度為a，繩中張力為T，則()A．a(chǎn)＝g B．a(chǎn)＝eq\f(mg,M＋m)C．T＝mg D．T＝eq\f(Mmg,M＋m)

【例2】如圖所示，在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ＝45°角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零．在剪斷輕繩的瞬間(g取10m/sA．小球受力個(gè)數(shù)不變B．小球立即向左運(yùn)動(dòng)，且a＝8mC．小球立即向左運(yùn)動(dòng)，且a＝10mD．若剪斷的是彈簧，則剪斷瞬間小球加速度的大小a＝10eq\r(2)m/s2【解析】(1)剪斷輕繩前，小球受哪幾個(gè)力作用？提示：重力，彈簧彈力，輕繩拉力．(2)剪斷輕繩瞬間小球受哪些力作用？提示：重力，彈簧彈力，水平面彈力，摩擦力．(3)若剪斷彈簧，小球受哪些力作用？提示：重力，水平面彈力．【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“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】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θ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=acosθ；ay=asinθ

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-masinθ。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=macosθ【例5】質(zhì)量為M的框架靜止于水平地面上，通過輕彈簧吊著質(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。