2024-2025學年高中物理 4.7 用牛頓運動定律解決問題（二）教學設計 新人教版必修1

2024-2025學年高中物理4.7用牛頓運動定律解決問題（二）教學設計新人教版必修1學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：2024-2025學年高中物理4.7用牛頓運動定律解決問題（二）教學設計

2.教學年級和班級：高一年級（1）班

3.授課時間：2024年10月26日星期四第2節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時

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同學們，今天我們要一起走進物理的奇妙世界，探索牛頓運動定律的奧秘。在這節(jié)課中，我們將深入探討如何運用牛頓運動定律解決實際問題。讓我們一起開啟這段精彩的物理之旅吧！????核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)科學思維，學會從物理現(xiàn)象中抽象出物理模型，運用牛頓運動定律分析物體的運動狀態(tài)。

2.提升問題解決能力，學會運用數(shù)學工具和物理定律解決實際問題，提高邏輯推理和計算技能。

3.增強科學探究意識，通過實驗和觀察，理解力的作用效果，培養(yǎng)科學實驗操作能力。

4.強化科學態(tài)度與責任，認識到物理知識在生活中的應用價值，激發(fā)對科學研究的興趣和熱情。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關知識：

同學們在上學期已經(jīng)學習了牛頓第一定律和第二定律，對力的概念、物體的運動狀態(tài)以及加速度等基本概念有了初步的了解。他們已經(jīng)能夠運用這些知識來分析簡單的直線運動問題。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高一學生對物理學科普遍抱有濃厚的興趣，他們喜歡通過實驗和觀察來理解物理現(xiàn)象。在學習能力方面，同學們具備一定的邏輯推理和數(shù)學計算能力，但部分同學在處理復雜問題時可能會感到困難。學習風格上，有的同學偏好通過實驗直觀理解物理概念，而有的同學則更傾向于通過數(shù)學推導來解決問題。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在本節(jié)課中，學生可能會在以下方面遇到困難：一是如何將牛頓運動定律應用于復雜的多力作用問題；二是如何處理非慣性參考系中的運動問題；三是如何將實際問題轉(zhuǎn)化為物理模型進行分析。此外，部分同學可能在計算過程中出現(xiàn)錯誤，或者對物理量的單位和量綱不夠敏感，這些都是需要我們關注和引導的地方。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：結合實例，清晰講解牛頓運動定律的應用步驟，幫助學生建立解題思路。

2.討論法：組織學生分組討論復雜問題，鼓勵他們提出自己的觀點和解決方案，培養(yǎng)團隊合作能力。

3.實驗法：通過實驗演示牛頓運動定律的實際效果，讓學生直觀感受物理規(guī)律。

教學手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示牛頓運動定律的相關知識，提高課堂信息傳遞效率。

2.在線資源：推薦相關物理教學視頻和在線資源，拓展學生的學習渠道。

3.實驗軟件：使用物理仿真軟件，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗，加深對物理概念的理解。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。例如，要求學生預習牛頓第二定律的公式推導過程。

-設計預習問題：圍繞牛頓運動定律的應用，設計一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導學生自主思考。如：“如何判斷一個物體是否處于平衡狀態(tài)？”

-監(jiān)控預習進度：利用平臺功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學生的預習進度，確保預習效果。例如，通過預習報告或在線測試來檢查學生的預習情況。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解牛頓第二定律的基本概念。

-思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。例如，學生可能會思考如何將牛頓第二定律應用于斜面問題。

-提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。學生可以通過制作思維導圖來展示對牛頓第二定律的理解。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：引導學生自主思考，培養(yǎng)自主學習能力。

-信息技術手段：利用在線平臺、微信群等，實現(xiàn)預習資源的共享和監(jiān)控。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過實際案例，如汽車剎車時的運動，引出牛頓運動定律的應用，激發(fā)學生的學習興趣。

-講解知識點：詳細講解牛頓第二定律的公式及其應用，結合實例幫助學生理解。例如，講解如何計算物體在恒力作用下的加速度。

-組織課堂活動：設計小組討論，讓學生分析實際問題，如如何計算一個物體在斜面上的加速度。

-解答疑問：針對學生在學習中產(chǎn)生的疑問，進行及時解答和指導。例如，解釋為什么在斜面上的物體會有額外的力。

學生活動：

-聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動：積極參與小組討論，體驗牛頓第二定律在解決實際問題中的應用。

-提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細講解，幫助學生理解牛頓第二定律。

-實踐活動法：設計實踐活動，讓學生在實踐中掌握牛頓第二定律的應用。

-合作學習法：通過小組討論等活動，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：布置與牛頓運動定律相關的練習題，鞏固學習效果。例如，設計一個關于自由落體運動的計算題。

-提供拓展資源：提供與牛頓運動定律相關的拓展資源，如科普書籍、在線課程等，供學生進一步學習。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學生反饋和指導。例如，指出學生在解題過程中的錯誤，并提供糾正方法。

學生活動：

-完成作業(yè)：認真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

-拓展學習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學習和思考。

-反思總結：對自己的學習過程和成果進行反思和總結，提出改進建議。例如，學生可以反思自己在解題過程中的難點和易錯點。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：引導學生自主完成作業(yè)和拓展學習。

-反思總結法：引導學生對自己的學習過程和成果進行反思和總結。

作用與目的：

-鞏固學生在課堂上學到的牛頓運動定律知識點和技能。

-通過拓展學習，拓寬學生的知識視野和思維方式。

-通過反思總結，幫助學生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進建議，促進自我提升。教學資源拓展1.拓展資源：

-牛頓運動定律的歷史背景：介紹牛頓運動定律的發(fā)現(xiàn)過程，包括牛頓的生平、科學貢獻以及他在物理學史上的地位。

-牛頓運動定律的數(shù)學表達式：詳細解釋牛頓第二定律的數(shù)學表達式\(F=ma\)，包括力、質(zhì)量和加速度之間的關系。

-力的分解與合成：講解如何將一個力分解為多個分力，以及如何將多個分力合成一個力。

-牛頓運動定律的應用實例：提供一些實際生活中的實例，如汽車剎車、拋物運動、火箭發(fā)射等，展示牛頓運動定律的應用。

-動能和勢能：介紹動能和勢能的概念，以及它們?nèi)绾闻c牛頓運動定律相關聯(lián)。

-慣性與非慣性參考系：討論慣性與非慣性參考系的概念，以及它們在牛頓運動定律中的應用。

2.拓展建議：

-閱讀牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》：推薦學生閱讀牛頓的經(jīng)典著作，了解牛頓運動定律的原始表述和理論框架。

-制作牛頓運動定律的學習卡片：讓學生制作包含牛頓第二定律、第三定律和慣性概念的學習卡片，以便于復習和記憶。

-觀看科普視頻：推薦觀看關于牛頓運動定律的科普視頻，如TED講座、科學頻道紀錄片等，以更直觀的方式理解物理概念。

-實驗探究：鼓勵學生參與物理實驗，如利用牛頓第二定律測量物體的加速度，通過實驗數(shù)據(jù)來驗證理論。

-編寫物理小論文：指導學生選擇一個與牛頓運動定律相關的主題，撰寫一篇小論文，展示對這一知識點的深入理解和分析。

-參加物理競賽：鼓勵學生參加物理競賽，如全國中學生物理競賽，通過競賽來提升物理知識和解決問題的能力。

-討論小組：組織學生成立討論小組，定期討論與牛頓運動定律相關的問題，通過團隊合作來加深對知識點的理解。

-制作物理模型：讓學生嘗試制作簡單的物理模型，如簡易的斜面、滑輪系統(tǒng)等，通過實際操作來理解力的作用效果。

-應用軟件學習：推薦使用物理仿真軟件，如PhETInteractiveSimulations，讓學生通過虛擬實驗來探索牛頓運動定律的應用。

-研究歷史人物：讓學生研究與牛頓運動定律相關的歷史人物，如伽利略、開普勒等，了解科學家的研究方法和思維過程。典型例題講解例題1：

一輛汽車以恒定速度\(v=20\,\text{m/s}\)行駛在平直的公路上，突然剎車，剎車過程中汽車受到的阻力\(F=800\,\text{N}\)。假設汽車的質(zhì)量\(m=1200\,\text{kg}\)，求汽車剎車到停止所需的時間\(t\)。

解答：

首先，根據(jù)牛頓第二定律\(F=ma\)，可以求出汽車的加速度\(a\)：

\[a=\frac{F}{m}=\frac{800\,\text{N}}{1200\,\text{kg}}=\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\]

由于汽車是減速運動，加速度\(a\)為負值，即\(a=-\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\)。

\[0=20\,\text{m/s}+\left(-\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2\right)t\]

\[t=\frac{20\,\text{m/s}}{\frac{2}{3}\,\text{m/s}^2}=30\,\text{s}\]

例題2：

一個物體從靜止開始沿斜面向下加速運動，斜面傾角為\(\theta=30^\circ\)，物體與斜面之間的動摩擦系數(shù)\(\mu=0.2\)。求物體在斜面上的加速度\(a\)。

解答：

首先，計算物體受到的重力分量\(mg\sin\theta\)和摩擦力\(f=\mumg\cos\theta\)：

\[mg\sin\theta=10\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2\times\sin30^\circ=49\,\text{N}\]

\[f=0.2\times10\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2\times\cos30^\circ=8.49\,\text{N}\]

由于物體向下加速，加速度\(a\)的方向與重力分量方向相同，因此：

\[a=\frac{mg\sin\theta-f}{m}=\frac{49\,\text{N}-8.49\,\text{N}}{10\,\text{kg}}=4.051\,\text{m/s}^2\]

例題3：

一個質(zhì)量為\(m=5\,\text{kg}\)的物體在水平面上受到一個水平推力\(F=10\,\text{N}\)，物體與水平面之間的動摩擦系數(shù)\(\mu=0.3\)。求物體在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，計算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.3\times5\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=14.7\,\text{N}\]

由于摩擦力大于推力，物體將保持靜止狀態(tài)，因此加速度\(a=0\)。

例題4：

一個質(zhì)量為\(m=3\,\text{kg}\)的物體在水平面上受到一個水平推力\(F=6\,\text{N}\)，物體與水平面之間的動摩擦系數(shù)\(\mu=0.4\)。求物體在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，計算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.4\times3\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=11.76\,\text{N}\]

由于推力小于摩擦力，物體將無法移動，因此加速度\(a=0\)。

例題5：

一個質(zhì)量為\(m=2\,\text{kg}\)的物體在水平面上受到一個水平推力\(F=4\,\text{N}\)，物體與水平面之間的動摩擦系數(shù)\(\mu=0.2\)。求物體在推力作用下的加速度\(a\)。

解答：

首先，計算摩擦力\(f=\mumg\)：

\[f=0.2\times2\,\text{kg}\times9.8\,\text{m/s}^2=3.92\,\text{N}\]

由于推力大于摩擦力，物體將開始加速運動。使用牛頓第二定律\(F-f=ma\)來計算加速度\(a\)：

\[a=\frac{F-f}{m}=\frac{4\,\text{N}-3.92\,\text{N}}{2\,\text{kg}}=0.04\,\text{m/s}^2\]教學反思與總結這節(jié)課，我們一起探討了牛頓運動定律在解決實際問題中的應用，學生們在課堂上表現(xiàn)得非常積極，通過討論和實驗，他們對物理概念有了更深的理解。下面，我想從教學反思和總結兩個方面來談談我的體會。

在教學過程中，我嘗試了多種教學方法，比如通過實例引入新課，讓學生在熟悉的生活場景中感受物理規(guī)律；又比如設計小組討論，鼓勵學生互相學習，共同進步。我發(fā)現(xiàn)，這些方法都取得了不錯的效果。學生們在討論中能夠積極發(fā)表自己的觀點，互相啟發(fā)，這種合作學習的氛圍讓我感到非常欣慰。

在教學策略上，我注重了以下幾點：

1.引導學生自主探索：在課前，我發(fā)布了