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111 4.6 用牛頓定律解決問(wèn)題（一） ★新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 1、進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行受力分析。 2、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路方法。 3、學(xué)會(huì)如何從牛頓運(yùn)動(dòng)定律入手求解有關(guān)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參量。 4、學(xué)會(huì)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參量的變化求解有關(guān)物體的受力情況。 （二）過(guò)程與方法 1、培養(yǎng)學(xué)生利用物理語(yǔ)言表達(dá)、描述物理實(shí)際問(wèn)題的能力。 2、幫助學(xué)生提高信息收集和處理能力，分析、思考、解決問(wèn)題能力和交流、合作能力。 3、幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)例總結(jié)歸納一般問(wèn)題解題規(guī)律的能力。 4、讓學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)工具在表達(dá)解決物理問(wèn)題中的作用。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、利用我國(guó)的高科技成果激發(fā)學(xué)生的求知欲及學(xué)習(xí)興趣。 2、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮?shí)態(tài)度及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 3、初步培養(yǎng)學(xué)生合作交流的愿望，能主動(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神，敢于提出與別人不同的見解，也勇于放棄或修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。 ★教學(xué)重點(diǎn) 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路方法 ★教學(xué)難點(diǎn) 正確分析受力并恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用正交分解法 ★教學(xué)方法 創(chuàng)設(shè)情景一一導(dǎo)入課題一一實(shí)例分析一－實(shí)踐體驗(yàn)一一交流總結(jié) ★教學(xué)用具： 投影儀、多媒體等 ★教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 教師活動(dòng)：利用多媒體投影播放“神州” 5號(hào)飛船的升空及準(zhǔn)確定點(diǎn)回收情景的實(shí)況錄像資料，教師提出問(wèn)題，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生初步討論。 學(xué)生活動(dòng)：觀看錄像，思考老師所提問(wèn)題，在教師的引導(dǎo)下初步討論。 點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的分析激發(fā)學(xué)生探索的興趣。 教師活動(dòng)：提出兩個(gè)問(wèn)題讓大家思考討論： l、我國(guó)科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)火箭的變軌，衛(wèi)星的著落點(diǎn)，他們靠的是什么？ 2、利用我們已有的知識(shí)是否也能研究類似的較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考討論、閱讀教材并回答：牛頓第二定律確定了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來(lái)，從受力情況確定出物體的運(yùn)動(dòng)情況。 點(diǎn)評(píng)：趁熱打鐵，設(shè)置疑問(wèn)，激發(fā)學(xué)生將新問(wèn)題與所學(xué)知識(shí)聯(lián)系掛鉤。 教師活動(dòng)：限于目前的知識(shí)水平，我們還不能直接研究上述問(wèn)題，但我們可以本著由易到難的原則，從最簡(jiǎn)單的例子入手去探討運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問(wèn)題的求解思路。下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)。 點(diǎn)評(píng)：充分利用新時(shí)期的高科技成果展示自然科學(xué)規(guī)律的巨大魅力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和奮發(fā)學(xué)習(xí)探索的精神。 （二）進(jìn)行新課 1、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況 教師活動(dòng)：投影展示例題1 并布置學(xué)生審題：一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是 2kg，在 6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。 問(wèn)：l、本題研究對(duì)象是誰(shuí)？它共受幾個(gè)力的作用？物體所受的合力沿什么方向？大小是多少？ 2、本題要求計(jì)算位移和速度，而我們只會(huì)解決勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。這個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎？依據(jù)是什么？ 3、FN和G在豎直方向上，它們有什么關(guān)系？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考討論后作答，并進(jìn)一步判定：物體所受的合力水平向右，根據(jù)牛頓第二定律其加速度一定水平向右，因此物體向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 FN和G在豎直方向上，大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力。 借機(jī)讓學(xué)生對(duì)平衡力和作用力與反作用力進(jìn)行比較鑒別。 點(diǎn)評(píng)：通過(guò)分析實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生分析探索和尋找物理量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)淺層次規(guī)律的能力，運(yùn)用物理語(yǔ)言的能力。 教師活動(dòng)：經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)該題屬于已知受力求運(yùn)動(dòng)呢，還是已知運(yùn)動(dòng)求受力呢？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生討論并形成一致意見：已知受力求運(yùn)動(dòng)學(xué)情況。 點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生敏銳觀察并總結(jié)的能力。 教師活動(dòng)：要求學(xué)生在分析的基礎(chǔ)上，畫出受力分析圖，并完整列出解答過(guò)程，提醒學(xué)生寫明依據(jù)并與投影答案相對(duì)照。 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生計(jì)算，交流合作，找出不完善的地方予以改正。 點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生書面表述清楚物理問(wèn)題的能力。 教師活動(dòng)：如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，就可以根據(jù)牛頓第二定律確定物體所受的外力，這是動(dòng)力學(xué)所要解決的另一類問(wèn)題。 2、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力 教師活動(dòng)：投影展示例2并布置學(xué)生審題：一個(gè)滑雪的人質(zhì)量是 75 kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ＝30。在 t＝5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x＝60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力） 問(wèn)：本題屬于那類力學(xué)問(wèn)題？人共受幾個(gè)力的作用？各力方向如何？它們之中哪個(gè)力是待求量？哪個(gè)力實(shí)際上是己知的？待求力是誰(shuí)？物體所受的合力沿什么方向？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分小組思考討論，小組代表回答解題思路，描述物體受力情況。該題為已知受力求運(yùn)動(dòng)，合力沿運(yùn)動(dòng)方向，動(dòng)力實(shí)際上是已知的。 點(diǎn)評(píng)：通過(guò)分析實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生分析探索和尋找物理量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)淺層次規(guī)律的能力，運(yùn)用物理語(yǔ)言表述物理問(wèn)題的能力。 教師活動(dòng)：提問(wèn)題：本題中物體受力方向較為復(fù)雜，物體沿斜面方向勻加速下滑，我們應(yīng)當(dāng)如何建立坐標(biāo)系求合力？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分小組繼續(xù)思考討論，然后作出正確選擇：沿平行于斜面和垂直于斜面分別建立坐標(biāo)系的x軸和y軸，使合力的方向落在x軸的正方向上，然后求合力比較方便。 點(diǎn)評(píng)：引導(dǎo)學(xué)生仿照前4.3中例題2中的方法建立坐標(biāo)系求合力。溫故知新，相關(guān)知識(shí)及時(shí)記憶、整理和分析。 教師活動(dòng)：讓學(xué)生口述解答步驟，教師板演解答過(guò)程，并提示學(xué)生注重代數(shù)式的運(yùn)算，必要時(shí)再代入數(shù)值。 學(xué)生活動(dòng)：順應(yīng)解題思路，聯(lián)系力的分解知識(shí)，討論交流，思維碰撞。 點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范做題的良好習(xí)慣. 教師活動(dòng)：?jiǎn)栴}： l、上述兩個(gè)例題在解題方法上有什么相同和不同之處？ 2、在例2中，為什么要建立平面直角坐標(biāo)系？ 3、在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中通常是以v0為正方向的，但在利用牛頓第二定律列方程時(shí)，選什么方向?yàn)檎较蜉^為方便？ 努力啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)異同。 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考討論，交流合作，推舉學(xué)生回答，并相互補(bǔ)充： l、兩題都需畫受力圖，都要利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，畫受力圖是重要的解題步驟。不同之處是例1先用牛頓第二定律求加速度，而例2先用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度。 2、例2中物體受力方向較為復(fù)雜，建立平面直角坐標(biāo)系后，就可以用G1和G2代替G，使解題方便。 3、因?yàn)榧铀俣鹊姆较蚓褪俏矬w所受合外力的方向，所以以加速度的方向?yàn)檎较?，?huì)給分析問(wèn)題帶來(lái)很大方便。 點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、辨析、歸納綜合的能力。 教師活動(dòng)：出示課堂練習(xí)（見實(shí)例探究），適當(dāng)加入學(xué)生討論。檢查練習(xí)結(jié)果并予以評(píng)價(jià)矯正。 學(xué)生活動(dòng)：完成練習(xí)，匯報(bào)討論。 點(diǎn)評(píng)：在實(shí)際應(yīng)用中鍛煉能力。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，計(jì)學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 （四）實(shí)例探究 ☆力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 1、一個(gè)物體放在光滑水平面上，初速為零，先對(duì)物體施加一向東的恒力F，歷時(shí)1秒，隨即把此力改變?yōu)橄蛭?，大小不變，歷時(shí)1秒鐘，接著又把此力改為向東，大小不變，歷時(shí)1秒鐘，如此反復(fù)只改變力的方向，共歷時(shí)1分鐘，在此1分鐘內(nèi) A．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1分鐘末靜止于初始位置之東 B．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1分鐘末靜止于初始位置 C．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1分鐘末繼續(xù)向東運(yùn)動(dòng) D．物體一直向東運(yùn)動(dòng)，從不向西運(yùn)動(dòng)，在1分鐘末靜止于初始位置之東 ☆牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 2、用 30N的水平外力 F，拉一靜止放在光滑的水平面上質(zhì)量為 20kg的物體，力 F作用 3秒后消失，則第5秒末物體的速度和加速度分別是 A．v = 7.5 m／s，a = l.5m／s2 B．v = 4.5m／s，a = l.5m／s2 C．v = 4.5 m／s，a = 0 D．v = 7.5 m／s，a =0 3、質(zhì)量是3kg的木塊，原來(lái)在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，受到8N的阻力后，繼續(xù)前進(jìn)9 m速度減為原來(lái)的一半，則原來(lái)的速度是 m／s，木塊作勻減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止的時(shí)間是 s 4、質(zhì)量是 5kg的物體，在水平恒為F=20N的作用下，從靜止開始經(jīng)過(guò) 2s速度達(dá)到 2m/s，則物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是 。 5、用2N的水平拉力，正好使木塊在水平地面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用4N的水平拉力使木塊在 2s內(nèi)速度從2 m／s增加 6m／s，則木塊的質(zhì)量是 ． 6、質(zhì)量為2 kg的物體，在8N的水平力作用下以10m/s的速度沿粗糙水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，撤去拉力后4秒鐘內(nèi)物體的位移是多少米？ 7、一個(gè)物體從10m長(zhǎng)，5m高的斜面頂端自靜止開始滑下，設(shè)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，求它滑到斜面底端所用的時(shí)間和末速度。 ★課余作業(yè) 1、課后完成課本91頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”中的習(xí)題。 2、課后你能否用圖表的形式具體總結(jié)一下兩種動(dòng)力學(xué)題目的基本解題思路？ 點(diǎn)評(píng)：布置課外研究作業(yè)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，深入研究，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。 ★教學(xué)體會(huì) 思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 本章主要內(nèi)容是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的教學(xué)，而牛頓運(yùn)動(dòng)定律的運(yùn)用這方面的知識(shí)不僅是本章的一個(gè)難點(diǎn)，也是力學(xué)中常用的主要方法之一。 本節(jié)課的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)去分析、解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生具體問(wèn)題具體分析，以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待實(shí)際問(wèn)題，特別注意畫受力圖時(shí)，不要多畫力，也不要少畫力。 力的平衡知識(shí)是初中所學(xué)內(nèi)容，在此應(yīng)注意加強(qiáng)復(fù)習(xí)。“正交分解法”是非常實(shí)用的分解方法，可明確給學(xué)生提出。 請(qǐng)學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)，不必請(qǐng)一些成績(jī)好的學(xué)生，也可以找一些中等程度的學(xué)生回答，在回答問(wèn)題時(shí)暴露出的缺陷更有利于教學(xué)。 本節(jié)課的例題教學(xué)，應(yīng)盡量使用多媒體或幻燈機(jī)，以使達(dá)到較好的效果。 學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了物體受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的有關(guān)規(guī)律、二力平衡及建立平面直角坐標(biāo)系的有關(guān)知識(shí)，但由于本節(jié)課的綜合程度較高，特別是對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們一時(shí)不太適應(yīng)，所以教師在選題時(shí)每個(gè)題中出現(xiàn)的難點(diǎn)一時(shí)不可過(guò)多，應(yīng)循序漸進(jìn)。解題時(shí)要規(guī)范學(xué)生的解題步驟，注意提醒學(xué)生每寫一個(gè)式子，都必須有客觀依據(jù)，必須從基本公式著手。式子中的每一項(xiàng)，甚至每一個(gè)“＋”、“－”號(hào)，必須有根據(jù)，不可想當(dāng)然，主觀臆斷。 由于題目分析過(guò)程中牽涉到的知識(shí)點(diǎn)比較多，在課堂上可放手讓學(xué)生討論、交流。 111