《牛頓第二定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
M 《牛頓第二定律的應(yīng)用》設(shè)計(jì)

  【教材分析】
  《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》在高考《考試大綱》的“知識(shí)內(nèi)容表”中,共有6個(gè)條目,其中包括“牛頓定律的應(yīng)用”,為II等級(jí)要求。牛頓第二定律的應(yīng)用,是本章的核心內(nèi)容。由于整合了物體的受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析,使得本節(jié)成為高考的熱點(diǎn)和必考內(nèi)容。受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析,是解決物理問(wèn)題的兩種基本方法。并且,本單元的學(xué)習(xí)既是后繼“動(dòng)能”和“動(dòng)量”等復(fù)雜物理過(guò)程分析的基礎(chǔ),也是解決“帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)”等問(wèn)題的基本方法,因而顯得十分重要。
  【學(xué)情分析】
  由于本單元對(duì)分析、綜合和解決實(shí)際問(wèn)題的能力要求很高,不少同學(xué)在此感到困惑,疑難較多,主要反映在研究對(duì)象的選擇和物理過(guò)程的分析上,對(duì)一些典型的應(yīng)用題型,如連接體問(wèn)題、超重失重問(wèn)題、皮帶傳動(dòng)問(wèn)題、斜面上的物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題等,學(xué)生缺乏針對(duì)性訓(xùn)練,更缺少理性的思考和總結(jié)。
  【目標(biāo)】
  一、知識(shí)與技能
  1、掌握牛頓第二定律的基本特征;
  2、理解超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象。
  二、過(guò)程與方法
  1、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的基本思路和方法,學(xué)會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決力學(xué)問(wèn)題;
  2、學(xué)會(huì)連接體問(wèn)題的一般解題方法;
  3、掌握超重、失重在解題中的具體應(yīng)用。
  三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
  1、通過(guò)相關(guān)問(wèn)題的分析和解決,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神;
  2、通過(guò)“嫦娥一號(hào)”的成功發(fā)射和變軌的過(guò)程,激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情。
  【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】
  教學(xué)重點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用。

  教學(xué)難點(diǎn):物體受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析;處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)“物理模型”和“物理情景”的建立。

  【教學(xué)方法和手段】

  教學(xué)方法:分析法、討論法、圖示法

  教學(xué)手段:計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué),PPT課件

  【教學(xué)過(guò)程】

  一、提出問(wèn)題,導(dǎo)入課題

  提問(wèn)、討論、評(píng)價(jià)

  (一)高三物理(復(fù)習(xí))前三章的內(nèi)容及其邏輯關(guān)系是怎樣的?

 。ǘ┡nD運(yùn)動(dòng)定律的核心內(nèi)容是什么?

 。ㄈ┤绾卫斫饬瓦\(yùn)動(dòng)的關(guān)系?

  PPT展示:力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

  力是使物體產(chǎn)生加速度的原因,受力作用的物體存在加速度。我們可以結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí),解決有關(guān)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題。另一方面,當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí),一定有加速度,我們可以由加速度來(lái)確定物體的受力。

  二、知識(shí)構(gòu)建,方法梳理

  (一)動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題

  1.已知物體的受力情況,要求確定物體的運(yùn)動(dòng)情況

  處理方法:已知物體的受力情況,可以求出物體的合力,根據(jù)牛頓第二定律可以求出物體的加速度,在利用物體初始條件(初位置和初速度),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的位移和速度。也就是確定了物體的運(yùn)動(dòng)情況。

  2.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,要求推斷物體的受力情況

  處理方法:已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的合外力,由此推斷物體受力情況。

 。ǘ﹦(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解

  1.基本思路

  牛頓第二定律反映的是,加速度、質(zhì)量、合外力的關(guān)系,而加速度可以看成是運(yùn)動(dòng)的特征量,所以說(shuō)加速度是連接力和運(yùn)動(dòng)的紐帶和橋梁,是解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。

  求解兩類問(wèn)題的思路,可用下面的框圖來(lái)表示:
  可見,加速度是連接“力”和“運(yùn)動(dòng)”的橋梁。

  2.一般步驟:

  ⑴確定研究對(duì)象;

  ⑵進(jìn)行受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析;

 、沁x取正方向;

  ⑷統(tǒng)一單位,代入求解;

 、蓹z驗(yàn)結(jié)果。

  3.注意事項(xiàng)

 。1)同體;

 。2)同向;

 。3)同時(shí);

 。4)同單位制(SI制)。

  倡導(dǎo)對(duì)問(wèn)題先作定性和半定量分析,弄清問(wèn)題的物理情景、找到正確解題的關(guān)鍵,以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣。

 。ㄈ┏睾褪е

  1.描述:彈簧秤稱量物體的重量。原理:二力平衡。

  2.演示:物體的平衡、超重、失重。

  3.歸納:超重、失重的起因和表現(xiàn)

起因運(yùn)算表現(xiàn)
超重具有向上的加速度F=m(g+a)F?mg
失重具有向上的加速度F=m(g-a)F
  三、典題分析,引深拓展

  【例1】如圖1所示為豎直平面內(nèi)的半徑為R的圓環(huán),AB是它的豎直直徑,AC是光滑的斜面軌道。一個(gè)小球從A點(diǎn)由靜止開始沿AC斜面滑下,求下滑的時(shí)間。
  【解析】設(shè)斜面的長(zhǎng)度為L(zhǎng),夾角為α,則有:L=2R/cosα (1)

  a=gcosα (2)

  L=at2/2 (3)

  聯(lián)立解得:t=2(R/g)1/2

  可見,小球沿光滑弦軌道下滑的時(shí)間,只與圓環(huán)的半徑有關(guān),且等于沿直徑AB的自由落體時(shí)間。

  拓展:在圖3中,AB是圓的豎直直徑,小球沿不同的光滑斜面軌道由靜止下滑,所需的時(shí)間相等。
  【例2】如圖4所示,光滑曲面軌道與水平傳送帶平滑相連,但不接觸,小滑塊從曲面上A點(diǎn)由靜止開始滑下,在靜止的傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng),離開傳送帶后做平拋運(yùn)動(dòng),最后落在水平地面上的P點(diǎn),若傳送帶是運(yùn)動(dòng)的,小滑塊的落地點(diǎn)還在P點(diǎn),那么傳送帶的運(yùn)動(dòng)方式為:
  A.一定順時(shí)針傳動(dòng)

  B.一定逆時(shí)針傳動(dòng)

  C.可能順時(shí)針傳動(dòng)

  D.可能逆時(shí)針傳動(dòng)

  【解析】小滑塊的落地點(diǎn)還在P點(diǎn),說(shuō)明小滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度不變;也就是在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度不變。因而,所受到向“左”的滑動(dòng)摩擦力不變,所以,傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较騻鲃?dòng),或者傳送帶沿順時(shí)針?lè)较騻鲃?dòng),但傳動(dòng)速度小于滑塊的速度。

  答案:CD

  【例3】在光滑水平地面上有兩個(gè)彼此接觸的物體A和B,它們的質(zhì)量分別為m1和m2,若用水平推力F作用于A物體,使A、B一起向前運(yùn)動(dòng),如圖5所示,求兩物體間的相互作用為多大?
  【解析】由于兩物體是相互接觸的,在水平推力F的作用下做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動(dòng),是“連接體”。如果把兩個(gè)物體作為一個(gè)整體,用牛頓第二定律去求加速度a是很簡(jiǎn)便的。題目中要求A、B間的相互作用,因此必須采用隔離法,對(duì)A或B進(jìn)行分析,再用牛頓第二就可以求出兩物體間的作用力。

  設(shè)A、B之間的相互作用力為N,以A、B整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:F=(m1+m2)a;所以,a=F/(m1+m2)

  再以B為研究對(duì)象,由牛頓第二定律可得:N=Fm2/(m1+m2)

  點(diǎn)評(píng):連接體的一般解題方法是,整體法求加速度,隔離法求力。

  拓展:

 。1)其它情況不變,若將F作用于B物體,則A、B間的相互作用多大?

 。2)其它情況不變,若物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?,則A、B間的相互作用多大?

  【例4】如果某個(gè)物理過(guò)程中涉及3個(gè)物體,那么,研究對(duì)象的選擇最多有幾種可能?

  【解析】令三個(gè)物體分別為A、B、C,則研究對(duì)象的選擇方式為:

  一個(gè)物體:A、B、C

  兩個(gè)物體:AB、AC、BC

  三個(gè)物體:ABC

  答案:7種

  【例5】質(zhì)量為M的三角劈靜止在粗糙的水平地面上,質(zhì)量為m的滑塊在傾角為θ的斜面上以加速度a勻加速下滑。求三角劈對(duì)地面的壓力N和所受地面的摩擦力f。
  【解析】如圖7所示,把滑塊的加速度進(jìn)行正交分解。
  Ax=acosθ;ay=asinθ

  由于滑塊具有向下的加速度,所以處于失重狀態(tài)。整體對(duì)地面的壓力(也就是三角劈對(duì)地面的壓力)為N=(M+m)g-masinθ。

  由于滑塊具有水平向左的加速度,用“整體法”的觀點(diǎn),應(yīng)該由地面的摩擦力產(chǎn)生。即:f=max=macosθ

  【例6】質(zhì)量為M的框架靜止于水平地面上,通過(guò)輕彈簧吊著質(zhì)量為m的物塊,如圖8所示。在物塊上下振動(dòng)的某一瞬間,框架對(duì)地面的壓力為0,求此時(shí)物塊的加速度。
  【解析】用“整體法”的觀點(diǎn),當(dāng)框架對(duì)地面的壓力為0時(shí),處于“完全失重”狀態(tài),由于框架靜止,系統(tǒng)的重力全部使物塊產(chǎn)生加速度。即:(M+m)g=ma,a=(M+m)g/m。

  四、課堂小結(jié)

  1.牛頓第二定律的一般解題方法和注意事項(xiàng);

  2.連接體問(wèn)題的求解方法;

  3.超重和失重及其在解題中的應(yīng)用.


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoyi/56198.html

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