人教高中物理必修一《板塊模型的動(dòng)力學(xué)分析》教學(xué)設(shè)計(jì)

《板塊模型的動(dòng)力學(xué)分析》教學(xué)設(shè)計(jì)三維目標(biāo)知識(shí)與技能1．能對(duì)板塊模型進(jìn)行受力分析，并分清滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的情況。2．會(huì)分析板塊的運(yùn)動(dòng)情況，并知道一起運(yùn)動(dòng)的條件。3．了解與板塊類似的相關(guān)模型。過(guò)程與方法1.在板塊模型的分析中，提高分析、推理及演繹的能力。2.在類似模型的比較中，鍛煉從多種角度看問(wèn)題以及歸納的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀1.在實(shí)際問(wèn)題的探索中，質(zhì)疑探討、交流合作的能力得到培養(yǎng)。2.體會(huì)到物理學(xué)和諧統(tǒng)一之美。學(xué)情分析高中學(xué)生的身心發(fā)展趨于成熟，抽象思維能力也趨于完善，他們具備了一定的分析能力和探究意識(shí)，邏輯思維正在由經(jīng)驗(yàn)型向理論型轉(zhuǎn)變，能夠運(yùn)用假設(shè)、推理來(lái)思考、解決問(wèn)題，觀察能力和分析能力相比于初中都有明顯的發(fā)展。因此，在教學(xué)中，教師要結(jié)合學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣和保持學(xué)生探究知識(shí)、勤于專研的精神。本節(jié)內(nèi)容是在完成必修1學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，作為專題總結(jié)而設(shè)置的。學(xué)生在此之前，已經(jīng)完整地學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動(dòng)、相互作用和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有了相應(yīng)的基礎(chǔ)，但將這些知識(shí)綜合起來(lái)的不是很多。板塊模型是常見(jiàn)且重要的一個(gè)模型，它綜合了高中力學(xué)中很多知識(shí)點(diǎn)和分析問(wèn)題的方法，因此本節(jié)課要在模型的訓(xùn)練中，要注重知識(shí)的應(yīng)用和處理問(wèn)題的方法，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和分析總結(jié)能力。教學(xué)重點(diǎn)：1.板塊模型的力學(xué)分析2.板塊模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析教學(xué)難點(diǎn)：木板和物塊分別運(yùn)動(dòng)及一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程分析導(dǎo)入新課板塊模型是高中物理中常見(jiàn)的一個(gè)模型，本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)板塊模型的動(dòng)力學(xué)分析，它主要是研究木板和物塊相互作用過(guò)程中的規(guī)律，要理清其中的情況，我們要對(duì)他們進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。新課教學(xué)一、受力分析教師：我們先來(lái)分析板塊豎直方向所受的力。學(xué)生：物塊受到重力和木板的支持力，木板受到重力、地面支持力和物塊的壓力。教師：再來(lái)分析水平方向受到的力。水平方向都可以受到拉力，最重要的是對(duì)物塊和木板的接觸面和木板與地面的接觸面，我們需要知道三個(gè)問(wèn)題：1.有沒(méi)有摩擦力2.是哪種摩擦力3.摩擦力的大小和方向與學(xué)生共同討論三個(gè)問(wèn)題。二、運(yùn)動(dòng)情況分析板塊模型的運(yùn)動(dòng)情況通常有三種：結(jié)合PPT動(dòng)態(tài)展示1.物塊比木板運(yùn)動(dòng)得快2.木板比物塊運(yùn)動(dòng)得快3.物塊與木板運(yùn)動(dòng)一樣快第三種就是我們常說(shuō)的板塊一起運(yùn)動(dòng)情形，他需要滿足什么條件呢？學(xué)生思考后得出結(jié)論：1.物塊和木板的加速度一樣2.板塊之間是靜摩擦力接下來(lái)我們通過(guò)幾個(gè)例題來(lái)加深理解。三、典例分析例1：光滑水平面上放置質(zhì)量分別為2m、m的木板1和物塊2，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平拉力F拉木板，使它們以同一加速度運(yùn)動(dòng)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求拉力F的最大值。先和學(xué)生一起問(wèn)題。教師：?jiǎn)栴}中哪個(gè)物體有最大加速度學(xué)生：2物體教師：為什么2有最大加速度學(xué)生：2受到的摩擦力有最大值當(dāng)摩擦力取最大靜摩擦力時(shí)，加速度取最大，1物體還受拉力，所以加速度沒(méi)有最大值。然后引導(dǎo)學(xué)生共同得出答案F=3μmg。變式1：光滑水平面上放置質(zhì)量分別為2m、m的木板1和物塊2，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平拉力F拉物塊，使它們以同一加速度運(yùn)動(dòng)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求拉力F的最大值。學(xué)生自行進(jìn)行演算，請(qǐng)一個(gè)學(xué)生講解自己的解題思路。例2:一足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑的水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間有摩擦．現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤掉拉力，此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為()A．物塊先向左運(yùn)動(dòng)，再向右運(yùn)動(dòng)B．物塊向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)動(dòng)C．木板向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動(dòng)D．木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零和全體學(xué)生共同分析得出答案，然后再將題中水平面改為不光滑，如變式：一足夠長(zhǎng)的木板靜止在水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間、木板與地面間均有摩擦．現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤掉拉力，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)可能有哪些情形？學(xué)生在思考時(shí)，可以提示：地面和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)設(shè)為μ1，木板與物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)設(shè)為μ2，看看兩個(gè)動(dòng)摩擦因數(shù)大小的不同情況對(duì)運(yùn)動(dòng)有什么樣的影響，學(xué)生分析之后請(qǐng)一個(gè)學(xué)生來(lái)回答。例3：在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是（）學(xué)生交流思考后給出分析過(guò)程。為了詳細(xì)討論這種接觸面上的摩擦力具體怎么變化的，我們來(lái)看變式1：質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的物塊，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4，取g=10m/s2，若在物塊上施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向右的力F，通過(guò)分析和計(jì)算后，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出物塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象。（設(shè)木板足夠長(zhǎng)）學(xué)生分析時(shí)提示：從兩個(gè)最大靜摩擦力上入手分析。請(qǐng)一個(gè)做好的同學(xué)上來(lái)畫(huà)出圖像，然后再與學(xué)生共同詳細(xì)分析過(guò)程。再將力F換到下面的木板，變式2:質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的物塊，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4，取g=10m/s2，若在木板上施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向右的力F，通過(guò)分析和計(jì)算后，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出物塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象。（設(shè)木板足夠長(zhǎng)）同樣進(jìn)行分析，加深理解。再將其變化，分析運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程，如變式3：質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的物塊，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4，取g=10m/s2，若在木板上施加一個(gè)水平向右的恒力F=14N，作用1.25s后撤去恒力F，試求從開(kāi)始到最終停止運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，物塊相對(duì)木板的位移是多大？（設(shè)木板足夠長(zhǎng)）通過(guò)圖像法，與學(xué)生共同分析解答。四、課堂小結(jié)斜面上的板塊問(wèn)題，與水平面上的類似，我們可以把重力的分力當(dāng)做外加拉力。還有傳送帶模型，也可以用板塊模型來(lái)理解。在板塊模型中，我們要注意的是：1.注意判斷能否達(dá)到共同加