高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用学案及答案

教 学 过 程

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【课前回顾】

1.什么是基本单位？力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量？

2.什么是导出单位？哪些是导出单位？

3.什么是国际单位制？

国际单位制中的基本单位共有几个？

它们分别是什么？对应什么物理量？

4.作业问题解答

（1）计算公式

（2）代入数据

（3）单位统一

提问旧知

分析解答

思考回答

笔记

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【导入】

播放嫦娥五号探月卫星视频，体会牛顿运动定律应用的广泛性、重要性。

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。这又是如何做到的呢?

【新授】

牛顿第二定律的作用：确定了运动和力的关系，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。

一般，动力学包括两种基本问题：从受力确定运动情况，从运动情况确定受力。

一、从受力确定运动情况

（一）整体思路

如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。

（二）处理这类问题的步骤

1.先分析物体的受力情况求合力

（1）选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。

（2）根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。

2.根据牛顿第二定律求加速度

列方程，求出物体运动的加速度。

3.根据运动学公式求所求量

结合物体运动的初始条件(即初速度v0)，分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。

播放视频

引导思考

提问

提问

重点讲解

板书

观看视频

思考回答

回答问题

记录笔记

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（三）例题讲解

【例1】教材P97-98

1.回顾受力分析顺序、受力示意图

2.回顾运动学计算公式

[思考]解答过程中应注意哪些问题？

【练习应用】

如图所示，质量m＝15 kg的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2。现用F＝60 N的水平恒力向右拉动木箱(g取10 m/s2)。求：

(1) 3 s时木箱的速度大小。

(2)木箱在2 s内的位移大小。 

解析：

(1)对木箱受力分析如图。

由牛顿第二定律得

F－μmg＝ma

解得：

a＝＝ m/s2＝2 m/s2

由运动学公式可得v＝at＝2×3 m/s＝6 m/s。

(2)木箱在2 s内的位移大小为

x＝at2＝×2×22 m＝4 m。

【小结】

1.从受力确定运动情况的思维流程：

2.根据所受合外力的方向可以确定物体加速度的方向。

3.物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。

提问

例题

分析

引导

审题

分析

讲解

要点小结

思考回答

笔记批注

练习运用

批注

记录笔记

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二、从运动情况确定受力

（一）整体思路

如果已知物体的运动情况，运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。

（二）处理这类问题的步骤

1.先分析物体的运动情况

选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。

2.根据运动学公式求加速度

 选择合适的运动学公式，求出物体的加速度

3.再在分析物体受力情况的基础上，通过牛顿第二定律列方程求所求量（力）

（1）根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力；

（2）根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。

【例2】教材P99-100

【拓展】

竖直上抛运动：物体以某一初速度竖直向上抛出，物体只在重力作用下所做的运动。

1.竖直上抛运动可分为：上升、下降两个过程，上升过程为初速度为v0、加速度大小为g的匀减速直线运动，下降过程为自由落体运动。

2.求解竖直上抛运动，可看成已知力求运动的特例。由于物体只受重力，其加速度恒为g。

竖直上抛运动是匀变速直线运动，可用匀变速直线运动的公式求解。运用公式时，可对上升和下降过程分别列方程，也可对整个过程列出方程。注意公式中加速度、位移等矢量的正负。

要点说明

重点强调

要点提醒

讲解例题

引导

审题

分析

记录笔记

听讲

思考

练习

记录笔记

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三、巩固练习　　

1.在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，求汽车刹车前的速度。

2.一架救灾直升机从距离地面16 m的高处让一箱物资由静止开始落下，经2 s物资落地，已知物资的质量为10 kg，它下落过程中所受空气阻力可认为大小不变。求空气阻力的大小。（取g=10 m/s2）

引导分析

分析讲解

要点强调

引导

思考

分析

分析讲解

要点提醒

听讲

思考

笔记批注

练习运用

笔记批注

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【总结】

一、从受力确定运动情况

（1）先分析物体的受力情况求合力

（2）根据牛顿第二定律求加速度

（3）根据运动学公式求所求量

二、从运动情况确定受力

（1）先分析物体的运动情况

（2）根据运动学公式求加速度

（3）再在分析物体受力情况的基础上，通过牛顿第二定律列方程求所求量（力）

【作业】

1. 作业本：P100第1~3题

课堂总结

作业布置

记录作业

板书设计                    

牛顿运动定律的应用

加速度是联系受力情况和运动情况的“桥梁”

教学课后小结