2024-2025學年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系第五節(jié)牛頓運動定律的應用教案新人教版必修1

PAGE1-第5節(jié)牛頓運動定律的應用問題與目標1.能運用牛頓運動定律解答一般的動力學問題。2.理解運用牛頓運動定律解題的基本方法，即首先對探討對象進行受力和運動狀況的分析，然后用牛頓運動定律把二者聯(lián)系起來。3.在分析解題的過程中學習體會一些詳細有效的方法。比如，如何建立恰當?shù)淖鴺讼颠M行解題等。重點與難點重點由受力確定運動狀況。由運動確定受力狀況。難點動力學兩類基本問題的分析解決方法。正交分解法。教學打算老師要求教學課件學生要求復習牛頓其次定律，預習新課教學過程一、導入新課為了盡量縮短停車時間，旅客依據(jù)站臺上標注的車門位置候車。列車進站時總能精確地?？吭趯囬T的位置。這是如何做到的？二、新課教學在之前的課程中，我們學習了牛頓其次定律，講解了它的簡潔應用。物理是來源于生活，應用于生活的。那么我們?nèi)绾芜\用牛頓其次定律解決生活中一些問題呢？我們先看一下課本第97頁上的例一。例一運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的狀況下，最終停在遠處的某個位置。按競賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)以調(diào)整冰壺的運動。（1）運動員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g取10m/s2。（2）若運動員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊友在冰壺自由滑行10m后起先在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？【老師活動】引導學生們自主思索，使學生們相識到應當由受力分析出物體的加速度，再依據(jù)牛頓其次定律、加速度和直線運動的學問來解決問題。【學生活動】依據(jù)老師引導，說出解題的大致思路。分析（1）對物體進行受力分析后，依據(jù)牛頓其次定律可以求得冰壺滑行時的加速度，再結(jié)合冰壺做勻減速直線運動的規(guī)律求得冰壺滑行的距離。（2）冰壺在滑行10m后進入冰刷摩擦后的冰面，動摩擦因數(shù)變更了，所受的摩擦力發(fā)生了變更，加速度也會變更。前一段滑行10m的末速度等于后一段運動的初速度（圖4.5-2）。依據(jù)牛頓其次定律求出后一段運動的加速度，并通過運動學規(guī)律求出冰壺在后一段過程的滑行距離，就能求得比第一次多滑行的距離?！纠蠋熁顒印颗c學生探討冰壺受力狀況，如下圖4.5-31.物體受到三個力的作用：重力G，方向豎直向下；地面對物體的支持力FN，豎直向上；摩擦力Ff，水平向左.物體在豎直方向上沒有發(fā)生位移，沒有加速度，所以重力G和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡，物體所受合力等于摩擦力F：的大小取水平向左的方向為正方向，則物體受的合力F=Ff，方向水平向左.2.冰壺滑行前10m受的摩擦力與后來的不同，也就是兩個階段冰壺所受的合力恒定但大小不同，產(chǎn)生了不同的加速度，而冰壺所做的運動都是勻變速直線運動。答案（1）首先選擇滑行的冰壺為探討對象，選取冰壺運動方向為正方向?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚺c運動方向相反，則依據(jù)牛頓其次定律，冰壺的加速度為加速度為負值，方向跟x軸正方向相反。將代入，得冰壺的滑行距離為冰壺滑行了28.9m（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則對冰壺的滑行距離為冰壺后一段運動的加速度為滑行10m后為勻減速直線運動，由，，得其次次比第一次多滑行了其次次比第一次多滑行了2.1m依據(jù)上面這個例題，我們可以大致總結(jié)出由受力狀況確定物體的運動狀況大致分為以下幾步：（1）確定探討的對象，并依據(jù)探討對象確定正方向。對探討對象進行受力分析并畫出受力分析圖。在受力圖上以受力中心為原點，盡可能多的力在坐標軸上為原則建立直角坐標系。分別求出x、y軸的合力，運用牛頓其次定律依據(jù)合力大小求出加速度大小。與題中所給的條件相結(jié)合，選擇恰當?shù)倪\動學公式，求出所需的物理量。接下來我們再探討一下另一種狀況：由運動狀況確定受力。例二一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。分析由于不知道動摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關(guān)系，不能干脆求滑雪者受到的阻力。應依據(jù)勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系式求出滑雪者的加速度，然后，對滑雪者進行受力分析?；┱咴谙禄^程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。通過牛頓其次定律可以求得滑雪者受到的阻力。【老師活動】引導學生正確建立坐標系，說明目的；確定運動的正方向。畫出受力分析圖，把不在坐標軸上的力進行正交分解。答案以滑雪者為探討對象。建立如圖4.5-5所示的直角坐標系，滑雪者的運動方向為正方向?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運動。依據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，有：其中則有依據(jù)牛頓其次定律，有y方向x方向得其中，，則有依據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對雪面的壓力大小等于雪面對滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面對下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上。依據(jù)上面這個例題，我們可以大致總結(jié)出由運動狀況確定物體的受力狀況大致分為以下幾步：（1）確定探討的對象，并依據(jù)探討對象的運動方向確定正方向。（2）對探討對象進行受力分析并畫出受力分析圖。（3）選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度。（4）依據(jù)牛頓其次定律列方程，求出物體所受的合力。（5）依據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。三、課堂小結(jié)這節(jié)課我通過兩個例題，把兩種物理問題探討出解題過程，確定解題思路。四、作業(yè)設(shè)計完成課本第100頁練習題。課堂練習1.可愛的企鵝喜愛在冰面上玩耍.如圖所示，有一只企鵝在水平冰面上，靠爪抓冰面，先沿直線以的加速度由靜止起先“奔跑”4s，接著突然臥倒，以肚皮貼著冰面對前滑行.若企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)，空氣阻力不計，.求：（1）企鵝加速“奔跑”階段的最大速度；（2）企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過的路程.2.小王用水平方向的推力推一個質(zhì)量為的箱子勻速前進，如圖甲所示，取。（），求：（1）箱子與水平地面間的動摩擦因數(shù)；（2）若小王不變更拉力的大小，只把力的方向變?yōu)榕c水平方向成角斜向上拉靜止的這個箱子，如圖乙所示，拉力作用后撤去，箱子最多還能運動多長距離？答案1.答案：（1）解法一：企鵝勻加速過程的最大速度解得.解法二：同解法一解法三：作出企鵝運動過程中的圖象如圖所示在0~4s內(nèi)，企鵝的加速度，即圖線的斜率為則.（2）解法一：對企鵝勻減速過程，加速度大小為企鵝起先勻減速至停下用時，說明10s末企鵝仍在滑行企鵝勻加速位移勻減速位移故總位移可見，企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過的路程為11.5m.解法二：對企鵝勻減速過程，加速度大小為企鵝起先勻減速至停下用時，說明10s末企鵝仍在滑行則企鵝在12s內(nèi)的位移為企鵝在10～12s內(nèi)的位移為，其中，則可知，企鵝從起先“奔跑”起10s內(nèi)通過的路程為.解法三：4s后勻減速運動過程的加速度大小因為故勻減速運動的時間即由圖象可知圖線與坐標軸所圍成圖形的面積表示位移則.解析：2.答案：（1）在圖甲狀況下，箱子受力如圖，由平衡條件得,,而聯(lián)立解以上三式得而（2）在圖乙狀況下，箱子先以加速度做勻加速運動，然后以加速度做勻減速運動直到停止,,解得板書設(shè)計第5節(jié)牛頓運動定律的應用1.由受力狀況確定物體的運動狀況（1）確定探討的對象，并依據(jù)探討對象確定正方向。（2）對探討對象進行受力分析并畫出受力分析圖。（3）在受力圖上以受力中心為原點，盡可能多的力在坐標軸上為原則建立直角坐標系。分別求出x、y軸的合力，運用牛頓其次定律依據(jù)合力大小求出加速度大小。（4）與題中所給的