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1、2022年高中物理 用牛頓運(yùn)動定律解決問題（一）教案 新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo) 1、 能運(yùn)用牛頓定律解答一般的動力學(xué)問題。 2、 理解運(yùn)用牛頓定律解題的基本方法，即首先對研究對象進(jìn)行受力和運(yùn)動情況分析，然后用牛頓定律把兩者聯(lián)系起來。 3、 理解過程中采取一些有效的方法（建立直角坐標(biāo)、整體法、隔離法）。 應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)的兩類基本問題 一、 教學(xué)難點 分析問題和解決問題的方法 二、 課時安排 1課時 三、 三維目標(biāo) 知識與技能 1、 動力學(xué)的兩類基本問題及其求解的思路和方法 2、 掌握受力分析的一般方法，畫出受力圖，建立直角坐標(biāo)系 過程與方法 1、

2、 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實例總結(jié)歸納一般解題規(guī)律的能力 2、 正交分解法、整體法、隔離法的應(yīng)用 3、 運(yùn)用教學(xué)工具表達(dá)，解決物理問題 情感態(tài)度與價值觀 通過牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用，提高分析綜合能力，靈活運(yùn)用物理知識解決實際問題。 教學(xué)過程 【導(dǎo)入新課】 引導(dǎo)：我國航天工作者能準(zhǔn)確預(yù)測火箭的發(fā)射、升空、變軌。列車的提速、轎車的剎車等一系列的科學(xué)問題，這一切都得益于人們對力和運(yùn)動的研究。今天我們從最簡單的兩類動力學(xué)問題著手。探究這類問題的研究方法。 情景導(dǎo)入：多媒體播放“神七問天”。 【推進(jìn)新課】 牛頓第二定律確定了運(yùn)動和力的關(guān)系，讓我們能夠把物體的運(yùn)動情況與受

3、力情況緊密結(jié)合起來，故能在天體運(yùn)動、車輛的設(shè)計等許多基礎(chǔ)學(xué)科和工程技術(shù)中都有廣泛的應(yīng)用。下面我們僅通過一些最簡單的例子作介紹。 一、已知受力情況，求運(yùn)動情況 如果已知受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再利用運(yùn)動學(xué)的規(guī)律就可以確定物體的運(yùn)動情況。 例1 一個靜止在水平地面上的物體。質(zhì)量是2kg，在5N的水平拉力作用下沿水平方向向右運(yùn)動，物體與地面間的摩擦力是1N，求物體在3s末的速度和3s內(nèi)發(fā)生的位移？ 分析：這個問題是已知物體所受的力，求它的速度和位移，即它的運(yùn)動情況。 教師設(shè)疑： 1. 物體受幾個力作用，合力是多少，方向怎樣？ 2. 該物體所做的運(yùn)動時勻變速直線運(yùn)

4、動嗎？ 師生交流討論： 1. 對物體進(jìn)行受力分析，如圖 物體受四個力作用：重力G，方向豎直向下；地面的支持力N，豎直向上；拉力F，水平向右；摩擦力f，水平向左。 豎直方向上沒有發(fā)生位移，沒有加速度。故重力G與地面支持力N大小相等，方向相反，彼此平衡。物體所受合力等于水平的拉力F與摩擦力f的合力，取水平向右的方向為正方向，則合力： F合= F – f = 4N，方向水平向右。 2. 物體原來靜止、初速度為0，在恒力的合力作用下產(chǎn)生恒定的加速度，所以物體做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。 解：由牛頓第二定律可知: F – f = ma a

5、= (F – f) / m a =(5 -1) / 2 = 2m/s2 由運(yùn)動學(xué)公式可知： v = at = 2 * 3 = 6m/s s = ? at2 = ? * 2 * 32 = 9m 討論交流：運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決已知受力情況求運(yùn)動情況的一般步驟 a. 確定研究對象 b. 對確定的研究對象進(jìn)行受力分析，畫出物體的受力示意圖 c. 建立直角坐標(biāo)系，在相互垂直的方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律列式 Fx = max，F(xiàn)y = may，求得物體運(yùn)動的加速度。 d. 應(yīng)用運(yùn)動學(xué)的公式求解物體的運(yùn)動學(xué)量 注意：受力分析的過程一定按照一定的順序以免“多力”和“少力”。 一

6、般應(yīng)一重、二彈、三摩擦力、四其他，雖然每一個力可以產(chǎn)生一個加速度，但是理解過程中往往應(yīng)用的是合外力所產(chǎn)生的加速度，一定要注意正方向的選取和直角坐標(biāo)系的應(yīng)用 課堂訓(xùn)練 如圖，一滑塊以v0=5m/s的初速度沖上水平地面，滑動摩擦力系數(shù)μ=0.2，求滑塊能滑行多遠(yuǎn)？（g=10m/s2） a V 解：受力情況如圖所示， Fy = N – mg = 0 …… …… …… ① Fx = f = ma …… …… …… ② f = μN(yùn)

7、 …… …… …… ③ N 代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立①②③得： f a = μg = 2m/s2 該物體作勻減速直線運(yùn)動 G v02 = 2as s = v02 /2a = 6.25m 二、已知運(yùn)動情況求受力情況 與第一類問題相反，若知道物體的運(yùn)動情況，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律確定物體所受的外力，這也就是需要解決的第二類問題。 例2 一個滑雪的人，質(zhì)量是60kg，以v0=2m

8、/s的初速度沿山坡勻加速滑下。山坡的傾角θ=300，在t=6s的時間內(nèi)滑下的路程s=48m。求滑雪人受到的阻力？（包括摩擦力和空氣阻力）（g=10m/s2） 合作探討：這道題是已知人的運(yùn)動，求人所受的力。 1、受力分析，作出示意圖； 2、由運(yùn)動學(xué)的關(guān)系得到下滑的加速度，求出對應(yīng)的合力，再由合力求出人受的阻力； 3、適當(dāng)選取坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的選擇，注意兩點： ①運(yùn)動正好沿著坐標(biāo)軸的方向； ②盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上 f y a 解：如圖，確定研究對象，進(jìn)行受力分析，建立如圖所示的坐標(biāo)系，把重力G沿x軸和y軸的方向分解，得到： Gx = mg*sin

9、θ Gy = mg*cosθ 由運(yùn)動學(xué)規(guī)律， x = v0t + ? at2 得 a = 2(x-v0t)/ t2 = 2m/s 由牛頓第二定律 F = ma 得 Fx = Gx - F阻= ma Fy = N – Gy = 0 F阻 = Gx – ma = mg*sinθ- ma = 180N 方向沿斜面向上 綜合兩種類型中兩個例題的解題過程，總結(jié)出運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解題的基本思路和解題步驟： 1、選定研究對象，并用隔離法將研究對象隔離出來 2、分別對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動情況分析，并作出受力圖 3、建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，選定正方向，正交分解 4、根據(jù)牛頓第二定

10、律分別在兩個正交方向上列出方程 5、把已知量代入方程求解，檢驗結(jié)果的正確性 課堂訓(xùn)練 n 如圖所示，在水平力作用下，長木板和小木塊一起作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，t秒內(nèi)的位移為s，長木板質(zhì)量為M，小木塊質(zhì)量為m。求小木塊對長木板的摩擦力？ 解：由運(yùn)動學(xué)規(guī)律 s = ? at2可知 a = 2s/t2 a F 隔離長木板作為研究對象進(jìn)行受力分析 Fy = N – mg = 0 …… …

11、… …… ① Fx = f = ma …… …… …… ② 代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立①②得： f = ma = 2ms/t2 水平向右 由牛頓第三定律可知： N f ‘= - f = - 2ms/t2 水平向左 f F 課堂小結(jié) G 本節(jié)課主要講述了動力學(xué)中的兩類基本問題： ⑴ 已知受力情況求解運(yùn)動情況 ⑵ 已知運(yùn)動情況求解受力情況 通過對例題的分析解決過程，總結(jié)出了這兩類基本問題的解決方法、思路和一般解題步驟。 運(yùn)動情況 受力情況 牛頓（一、二、三）運(yùn)動定律 布置作業(yè) 教材第86頁”問題與練習(xí)“ 1、2、3、4 板書設(shè)計 §4、6 用牛頓定律解決問題（一） 一、 已知受力情況求解運(yùn)動情況 例1 二、 已知運(yùn)動情況求解受力情況 例 2 運(yùn)動學(xué)規(guī)律 牛頓定律 受力分析 運(yùn)動情況 加速度 受力情況 合外力 小結(jié)：