高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用教案

第四章   运动和力的关系

4. 5  牛顿运动定律的应用

牛顿运动定律的应用是本章的重点，也是一个难点，而且是力学中常用的很重要的方法之一，通过本堂课的学习，要使学生掌握牛顿运动定律解题的思路和方法，以及如何利用所学知识去分析、解决实际问题，提高自己的综合运用能力

【物理观念】树立相互作用观念，进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题。

【科学思维】帮助学生运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力，让学生认识数学工具在物理问题中的作用。

【科学探究】学会根据牛顿运动定律，由物体的受力求解有关物体运动状态参量；学会根据物体运动状态参量的变化，求解有关物体的受力情况。

【科学态度与责任】

【教学重点】

1．已知物体的受力情况，求物体的运动情况。

2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况。

【教学难点】

1．牛顿第二定律在实际问题中的应用

2．物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。

PPT

【新课导入】

为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？

牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。

【新课讲授】

一、从受力确定运动情况

解题步骤：

1.确定研究对象，并对物体进行受力分析，弄清题目的物理情景。

2.求出合力，利用牛顿第二定律求出物体的加速度。

3.利用运动学公式确定物体的运动情况.

【例题1】运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。

（1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取 10 m/s2。

（2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行 10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离？

【分析】（1）对物体进行受力分析后，根据牛顿第二定律可以求得冰壶滑行时的加速度，再结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰壶滑行的距离。

（2）冰壶在滑行 10 m 后进入冰刷摩擦后的冰面，动摩擦因数变化了，所受的摩擦力发生了变化，加速度也会变化。前一段滑行 10 m 的末速度等于后一段运动的初速度（图 4.5-2）。根据牛顿第二定律求出后一段运动的加速度，并通过运动学规律求出冰壶在后一段过程的滑行距离，就能求得比第一次多滑行的距离。

二、从运动情况确定受力

解题步骤：

1.对物体进行受力分析并建立题目中的物理情景.

2.根据物体的运动情况对物体运用运动学公式求出加速度。

3.根据牛顿第二定律求出合力。

4.结合物体受力分析求出所求的力。

【例题2】如图 4.5-4，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以 2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g 取10 m/s2

【分析】 由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能直接求滑雪者受到的阻力。应根据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的加速度，然后，对滑雪者进行受力分析。滑雪者在下滑过程中，受到重力 mg、山坡的支持力 FN 以及阻力 Ff 的共同作用。通过牛顿第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。

总结

但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案．

两类动力学基本问题的解题思路图解如下：

可见，不论求解那一类问题，求解加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键。

通过几个简单的实例，科学家而言向学生展示利用牛顿运动定律解决实际问题的一般方法，包括解决过程中的一些数学方法等，通过运用牛顿第一定律解题，对学生而言，一个好的习题就是一个科学问题。