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文本内容:
2019-2020年高中物理
4.5《牛顿第二定律的应用》教案粤教版必修1
一、教学目标1.物理知识方面的要求1巩固记忆牛顿第二定律内容、公式和物理意义;2掌握牛顿第二定律的应用方法2.通过例题分析、讨论、练习使学生掌握应用牛顿定律解决力学问题的方法,培养学生的审题能力、分析综合能力和运用数学工具的能力3.训练学生解题规范、画图分析、完善步骤的能力
二、重点、难点分析1.本节为习题课,重点内容是选好例题,讲清应用牛顿第二定律解决的两类力学问题及解决这类问题的基本方法2.应用牛顿第二定律解题重要的是分析过程、建立图景;抓住运动情况、受力情况和初始条件;依据定律列方程求解但学生往往存在重结论、轻过程,习惯于套公式得结果,所以培养学生良好的解题习惯、建立思路、掌握方法是难点
三、教具投影仪、投影片、彩笔
四、主要教学过程一引入新课牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系因此,应用牛顿第二定律即可解答一些力学问题我们通过以下例题来体会应用牛顿第二定律解题的思路、方法和步骤二教学过程设计1.已知受力情况求解运动情况例题1一个静止在水平面上的物体,质量是2kg,在水平方向受到
5.0N的拉力,物体跟水平面的滑动摩擦力是
2.0N1求物体在
4.0秒末的速度;2若在4秒末撤去拉力,求物体滑行时间1审题分析这个题目就是根据已知的受力情况来求物体的运动情况前4秒内运动情况物体由静止在恒力作用下做匀加速直线运动,t=
4.0s受力情况F=
5.0N,f=
2.0N,G=N;初始条件v0=0;研究对象m=
2.0kg求解4秒末的速度vt4秒后,撤去拉力,物体做匀减速运动,v′t=0受力情况G=N、f=
2.0N;初始条件v′0=vt,求解滑行时间2解题思路研究对象为物体已知受力,可得物体所受合外力根据牛顿第二定律可求出物体的加速度,再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的末速度运用同样的思路也可解答后一段运动的滑行距离3解题步骤解确定研究对象,分析过程画过程图,进行受力分析画受力图前4根据牛顿第二定律列方程水平方向F-f=ma竖直方向N-G=04秒后竖直方向N-G=0水平方向-f=ma′由引导学生总结解题步骤确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果4讨论若无第一问如何解?实际第一问的结果是第二问的初始条件,所以解题的过程不变5引申这一类题目是运用已知的力学规律,作出明确的预见它是物理学和技术上进行正确分析和设计的基础,如发射人造地球卫星进入预定轨道,带电粒子在电场中加速后获得速度等都属这一类题目2.已知运动情况求解受力情况例题2投影 一辆质量为
1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶,现在让它在
12.5m的距离内匀减速地停下来,求所需的阻力1审题分析这个题目是根据运动情况求解汽车所受的阻力研究对象汽车m=
1.0×103kg;运动情况匀减速运动至停止vt=0,s=
12.5m;初始条件v0=10m/s,求阻力f2解题思路由运动情况和初始条件,根据运动学公式可求出加速度;再根据牛顿第二定律求出汽车受的合外力,最后由受力分析可知合外力即阻力3解题步骤投影画图分析由运动学公式得a=-据牛顿第二定律列方程竖直方面N-G=0水平方面f=ma=
1.0×103×-4N=-
4.0×103Nf为负值表示力的方向跟速度方向相反引导学生总结出解题步骤与第一类问题相同5引申这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向,还包括探索性运用,即根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点牛顿发现万有引力定律卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索3.应用牛顿第二定律解题的规律分析直线运动题目类型流程如下由左向右求解即第一类问题,可将vt、v
0、s、t中任何一个物理量作为未知求解由右向左求解即第二类问题,可将F、f、m中任一物量作为未知求解若阻力为滑动摩擦力,则有F-μmg=ma,还可将μ作为未知求解如将例题2改为一物体正以10m/s的速度沿水平面运动,撤去拉力后匀减速滑行
12.5m,求物体与水平面间动摩擦因数由运动学公式得a=-据牛顿第二定律F合=ma 有-μmg=ma4.物体在斜向力作用下的运动例题3投影 一木箱质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱,求经过t秒时木箱的速度解投影画图分析木箱受4个力,将力F沿运动方向和垂直运动方向分解水平分力为Fcosθ竖直分力为Fsinθ据牛顿第二定律列方程竖直方向N-Fsinθ-G=0
①水平万向Fcosθ-f=ma
②二者联系f=μN
③由
①式得N=Fsinθ+mg 代入
③式f=μFsinθ+mg代入
②式有可见解题方法与受水平力作用时相同三课堂小结引导学生总结1.应用牛顿第二定律解题可分为两类一类是已知受力求解运动情况;一类是已知运动情况求解受力2.不论哪种类型题目的解决,都遵循基本方法和步骤,即分析过程、建立图景、确定研究对象、进行受力分析、根据定律列方程,进而求解验证效果在解题过程中,画图是十分重要的,包括运动图和受力图,这对于物体经过多个运动过程的问题更是必不可少的步骤3.在斜向力作用下,可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解,转化为受水平力的情形解题方法相同
五、说明1.本课以高中物理课本必修第一册为依据例题1在原题基本上增加了一个运动过程,目的是强调过程图和受力图的重要性因为有些学生对此不够重视而导致错误,尤其是以后遇到复杂问题的处理时更加突出,比如不注意各段运动中物体受力情况的变化和与之相关的加速度的变化,用前一段运动的加速度代入后一段运动方程进行运算,得出错误结果但教材中节练习题和章习题中没有这类题目,所以可根据学生情况加以取舍2.解题过程反复强调分析方法、解题步骤,意在培养学生的良好解题习惯和书写规范,由于解题过程要力求详尽,故本课密度较大为此,解题过程可利用投影片以节省时间3.例题中增加了斜向力作用的情形,目的是使学生注意竖直方向运动方程的建立,对水平方向物理量的影响因为学生长时间只考虑水平方向受力,就会忽视了竖直方向的受力分析,认为在任何情况下都无须考虑竖直方向受力另外,了解到斜向力分解后的解题方法仍是前面所述的基本方法,从而体会对复杂问题的处理方法,以巩固基本知识、基本方法但不提及建立坐标和正交分解,这一部分亦可据学生情况取舍。