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高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用精品教学设计
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用精品教学设计，共9页。教案主要包含了教学目标，从“运动岸”到“力学岸”；等内容，欢迎下载使用。
人教版高中物理必修1教学设计
课题
牛顿运动定律的应用
单元
4
学科
物理
年级
高一
教材分析
牛顿运动定律的应用是必修一第四章中的第五节，牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律，牛顿运动定律是力学和运动学的桥梁。实际应用中有两类，从“力学岸”到“运动岸”，还是相反过河，必须过“牛顿运动定律”这座桥。在力学主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系，主要学习两大类问题：
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。
3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识学习的基础。
教学目标与核心素养
一、教学目标
1. 进一步学习分结合物体的运动情况进行受力分析。
2. 掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法。
3. 学会如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量和受力情况。
二，过程与方法
通过与实际生活类比出发，让同学们认识牛顿第二定律两类动力学问题
三，情感态度价值观
物理观念：构建应用牛顿运动定律解决两大类问题的物理观念即：
已知物体的受力情况求运动情况
已知物体的运动情况求受力情况。
科学思维：培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。
科学探究：探究如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量和如何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：初步培养学生合作交流的愿望，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。
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。
难点
1. 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。
2. 正交分解法。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
牛顿出现之前，运动学和力学是单独，没有交集的两个领域，自从牛顿出现以后，牛顿三大定律，尤其是牛一和牛二定律成功联系着运动学和力学。所以咱们常常说，牛顿运动定律是“运动岸”和“力学岸”中间的桥梁，那下面咱们研究一下这座“桥”。
回忆牛顿运动三定律的内容
为引出本节课的内容做铺垫。
讲授新课
既然是桥，那么两岸的人民通过这座桥。有的从“运动岸”到“力学岸”，有的相反，下面咱们一个个研究这两种情况
一、从“力学岸”到“运动岸；
表示：在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等运动学参数。
1、基本思路
（1）明确研究对象；
（2）进行受力分析，列出平衡方程，并求出合力
（3）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（4）再用运动学公式求所求量。
2、解题的一般步骤
（1）明确研究对象；
（2）进行受力分析
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用运动学公式求所求量。
注意：一般情况下F、m、a采用国际单位制单位，解题时写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论。
二、从“运动岸”到“力学岸”；
表示：在运动情况已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量。
1、基本思路
（1）先分析物体的运动情况；
（2）根据运动学公式求加速度；
（3）用牛顿第二定律F=ma列方程，求出物体受力情况。
2、解题的—般步骤
（1）明确研究对象；
（2）进行运动分析，由运动学公式求出加速度
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用运动学公式求所求量。
注意（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图。
（2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
（3）根据牛顿第二定律列方程．求出物体所受的合力。
（4）根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力。
由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。
【例题1】机车质量为100 t，设它从停车场出发经225 m后速度达到54 km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站。机车又行驶了15s才停在站上，设机车所受的阻力保持不变.求：
（1）机车所受的阻力；
（2）机车关闭发动机前所受的牵引力。
【答案】(1) ；(2)
【详解】
(1)由题知， ，减速过程有
所以机车所受的阻力大小 。
(2)加速过程，根据速度位移关系公式得
解得
由牛顿第二定律得
解得机车关闭发动机前所受的牵引力
【例题2】光滑水平桌面有一个静止的物体，质量为1kg，在4N的水平拉力作用下开始运动。求：
（1）物体运动时的加速度大小；
（2）前5s内物体的位移大小。
【答案】（1）4m/s2；（2）50m
【详解】
（1）根据牛顿第二定律，物体的加速度大小为
（2）物体前5s内通过的位移大小为
针对练习：如图所示，用的水平拉力，使质量的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：
（1）物体加速度的大小a；
（2）物体在前内位移的大小x。
【答案】（1）3m/s2；（2）24m
【详解】
（1）根据牛顿第二定律有
a = = 3m/s2
（2）根据匀变速直线运动位移与时间的关系有
x = at2 = × 3 × 42m = 24m
知识拓展
牛顿运动定律的应用——连接体问题 (整体法和隔离法)
先以几个物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律求出加速度，再隔离其中一个物体研究，由牛顿第二定律求出两物体间的作用力。
典型例题：（2018春•楚雄市期中）如图示，在光滑的水平面上质量分别为m1=2kg、m2=1kg的物体并排放在一起，现以水平力F1=14N，F2=2N分别作用于m1和m2，则物体间的相互作用力应为( )
A．16N B．12N C．6N D．24N
答案： C
解析：以两物体组成的系统为研究对象，
由牛顿第二定律得：F2-F1=（m1+m2）a，
解得：
以m2为研究对象，由牛顿第二定律得： F-F2=m2a，解得：F=F2+m2a=2+1×4=6（N）故选：C
本题是连接体问题，涉及多个物体时，首先要灵活选择研究对象，其次抓住加速度相同的特点，运用牛顿第二定律进行求解．要知道求内力时，必须运用隔离法。
课堂练习
1、如图，质量为5kg的物体，在F＝20N的水平拉力作用下，沿粗糙水平桌面做匀加速直线运动，已知桌面与物体间的动摩擦因数μ＝0.3，则物体在运动过程中受到的滑动摩擦力大小为——————加速度大小为——————
答案： 15N； 1m/s2
2．汽车在刹车过程中，下列说法正确的是（ ）
A．汽车对地面的摩擦力大于地面对汽车的摩擦力
B．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力大小相等
C．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力
D．汽车的速度在减小，汽车的惯性也在减小
【答案】BC
【详解】
ABC．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，A错误，BC正确；
D．惯性只和质量有关，故汽车的速度在减小时惯性不变，D错误。
故选BC。
3.如图所示，质量为m的物体放在倾角为30°的斜面上。若不计一切摩擦，物体沿斜面下滑的加速度大小为________；若物体恰好能沿着斜面匀速下滑，则物体与斜面之间的摩擦因数________。
【答案】5
【详解】
[1]若不计摩擦，则
故
[2]若物体恰好匀速下滑，则
解得。
4、一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑， 初速度是零，经过5.0 s的时间, 滑下的路程是10m, 斜面的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)
答案：动摩擦因数：μ=0.48
拓展提高
1一个物体从倾角为的斜面下滑，如果斜面是光滑的，则物体的加速度是________；如果斜面不光滑，而物体刚好能匀速下滑，则物体与斜面间滑动摩擦系数为________。
【答案】
2、如图所示，用大小为F的水平恒力，推静放在光滑水平地面A处的小物块，推至B处时物块速度为v，然后改用大小不变、方向相反的力F′推小物块，则小物块再次回到B处时的速度大小为—————— ，回到A处时的速度大小为—————— v 。
答案： v；√? v
3.在水平桌面上，质量为2kg的物体在5N的水平拉力作用下以1 m/s2的加速度作匀加速直线运动，当水平拉力增大到10N时，木块的加速度是__________ m/s2，当水平力再减小到2N时，木块的加速度大小是__________ m/s2，此时加速度方向与滑行方向__________。
【答案】3.5 0.5 相反
总结从受力确定运动情况的基本思路
学生阅读解题的一般步骤
审题、思考
从而得出解决问题的思路和方法
学生观察解题过程
学生练习
总结从受力确定运动情况的基本思路
学生阅读解题的一般步骤
审题、思考
从而得出解决问题的思路和方法
学生观察解题过程
学生练习
学生练习
锻炼学生的总结能力
掌握解题的一般步骤
锻炼学生的分析以及解决问题的能力
通过观察解题过程，使同学们知
道该如何解题才规范。
巩固从受力确定运动情况的解题过程
锻炼学生的总结能力
掌握解题的一般步骤
锻炼学生的分析以及解决问题的能力
通过观察解题过程，使同学们知
道该如何解题才规范。
巩固从运动情况确定受力的解题思路
巩固所学的知识
课堂小结
1． 应用牛顿第二定律解题可分为两类：
2． 一类是已知受力求解运动情况；
3． 另一类是已知运动情况求解受力。
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。
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书
人教版高中物理必修1教学设计
课题
牛顿运动定律的应用
单元
4
学科
物理
年级
高一
教材分析
牛顿运动定律的应用是必修一第四章中的第五节，牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律，牛顿运动定律是力学和运动学的桥梁。实际应用中有两类，从“力学岸”到“运动岸”，还是相反过河，必须过“牛顿运动定律”这座桥。在力学主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系，主要学习两大类问题：
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。
3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识学习的基础。
教学目标与核心素养
一、教学目标
1. 进一步学习分结合物体的运动情况进行受力分析。
2. 掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法。
3. 学会如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量和受力情况。
二，过程与方法
通过与实际生活类比出发，让同学们认识牛顿第二定律两类动力学问题
三，情感态度价值观
物理观念：构建应用牛顿运动定律解决两大类问题的物理观念即：
已知物体的受力情况求运动情况
已知物体的运动情况求受力情况。
科学思维：培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。
科学探究：探究如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量和如何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：初步培养学生合作交流的愿望，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。
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。
难点
1. 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。
2. 正交分解法。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
牛顿出现之前，运动学和力学是单独，没有交集的两个领域，自从牛顿出现以后，牛顿三大定律，尤其是牛一和牛二定律成功联系着运动学和力学。所以咱们常常说，牛顿运动定律是“运动岸”和“力学岸”中间的桥梁，那下面咱们研究一下这座“桥”。
回忆牛顿运动三定律的内容
为引出本节课的内容做铺垫。
讲授新课
既然是桥，那么两岸的人民通过这座桥。有的从“运动岸”到“力学岸”，有的相反，下面咱们一个个研究这两种情况
一、从“力学岸”到“运动岸；
表示：在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等运动学参数。
1、基本思路
（1）明确研究对象；
（2）进行受力分析，列出平衡方程，并求出合力
（3）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（4）再用运动学公式求所求量。
2、解题的一般步骤
（1）明确研究对象；
（2）进行受力分析
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用运动学公式求所求量。
注意：一般情况下F、m、a采用国际单位制单位，解题时写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论。
二、从“运动岸”到“力学岸”；
表示：在运动情况已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量。
1、基本思路
（1）先分析物体的运动情况；
（2）根据运动学公式求加速度；
（3）用牛顿第二定律F=ma列方程，求出物体受力情况。
2、解题的—般步骤
（1）明确研究对象；
（2）进行运动分析，由运动学公式求出加速度
（3）列出平衡方程，并求出合力
（4）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；
（5）再用运动学公式求所求量。
注意（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图。
（2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
（3）根据牛顿第二定律列方程．求出物体所受的合力。
（4）根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力。
由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。
【例题1】机车质量为100 t，设它从停车场出发经225 m后速度达到54 km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站。机车又行驶了15s才停在站上，设机车所受的阻力保持不变.求：
（1）机车所受的阻力；
（2）机车关闭发动机前所受的牵引力。
【答案】(1) ；(2)
【详解】
(1)由题知， ，减速过程有
所以机车所受的阻力大小 。
(2)加速过程，根据速度位移关系公式得
解得
由牛顿第二定律得
解得机车关闭发动机前所受的牵引力
【例题2】光滑水平桌面有一个静止的物体，质量为1kg，在4N的水平拉力作用下开始运动。求：
（1）物体运动时的加速度大小；
（2）前5s内物体的位移大小。
【答案】（1）4m/s2；（2）50m
【详解】
（1）根据牛顿第二定律，物体的加速度大小为
（2）物体前5s内通过的位移大小为
针对练习：如图所示，用的水平拉力，使质量的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：
（1）物体加速度的大小a；
（2）物体在前内位移的大小x。
【答案】（1）3m/s2；（2）24m
【详解】
（1）根据牛顿第二定律有
a = = 3m/s2
（2）根据匀变速直线运动位移与时间的关系有
x = at2 = × 3 × 42m = 24m
知识拓展
牛顿运动定律的应用——连接体问题 (整体法和隔离法)
先以几个物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律求出加速度，再隔离其中一个物体研究，由牛顿第二定律求出两物体间的作用力。
典型例题：（2018春•楚雄市期中）如图示，在光滑的水平面上质量分别为m1=2kg、m2=1kg的物体并排放在一起，现以水平力F1=14N，F2=2N分别作用于m1和m2，则物体间的相互作用力应为( )
A．16N B．12N C．6N D．24N
答案： C
解析：以两物体组成的系统为研究对象，
由牛顿第二定律得：F2-F1=（m1+m2）a，
解得：
以m2为研究对象，由牛顿第二定律得： F-F2=m2a，解得：F=F2+m2a=2+1×4=6（N）故选：C
本题是连接体问题，涉及多个物体时，首先要灵活选择研究对象，其次抓住加速度相同的特点，运用牛顿第二定律进行求解．要知道求内力时，必须运用隔离法。
课堂练习
1、如图，质量为5kg的物体，在F＝20N的水平拉力作用下，沿粗糙水平桌面做匀加速直线运动，已知桌面与物体间的动摩擦因数μ＝0.3，则物体在运动过程中受到的滑动摩擦力大小为——————加速度大小为——————
答案： 15N； 1m/s2
2．汽车在刹车过程中，下列说法正确的是（ ）
A．汽车对地面的摩擦力大于地面对汽车的摩擦力
B．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力大小相等
C．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力
D．汽车的速度在减小，汽车的惯性也在减小
【答案】BC
【详解】
ABC．汽车对地面的摩擦力与地面对汽车的摩擦力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，A错误，BC正确；
D．惯性只和质量有关，故汽车的速度在减小时惯性不变，D错误。
故选BC。
3.如图所示，质量为m的物体放在倾角为30°的斜面上。若不计一切摩擦，物体沿斜面下滑的加速度大小为________；若物体恰好能沿着斜面匀速下滑，则物体与斜面之间的摩擦因数________。
【答案】5
【详解】
[1]若不计摩擦，则
故
[2]若物体恰好匀速下滑，则
解得。
4、一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑， 初速度是零，经过5.0 s的时间, 滑下的路程是10m, 斜面的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)
答案：动摩擦因数：μ=0.48
拓展提高
1一个物体从倾角为的斜面下滑，如果斜面是光滑的，则物体的加速度是________；如果斜面不光滑，而物体刚好能匀速下滑，则物体与斜面间滑动摩擦系数为________。
【答案】
2、如图所示，用大小为F的水平恒力，推静放在光滑水平地面A处的小物块，推至B处时物块速度为v，然后改用大小不变、方向相反的力F′推小物块，则小物块再次回到B处时的速度大小为—————— ，回到A处时的速度大小为—————— v 。
答案： v；√? v
3.在水平桌面上，质量为2kg的物体在5N的水平拉力作用下以1 m/s2的加速度作匀加速直线运动，当水平拉力增大到10N时，木块的加速度是__________ m/s2，当水平力再减小到2N时，木块的加速度大小是__________ m/s2，此时加速度方向与滑行方向__________。
【答案】3.5 0.5 相反
总结从受力确定运动情况的基本思路
学生阅读解题的一般步骤
审题、思考
从而得出解决问题的思路和方法
学生观察解题过程
学生练习
总结从受力确定运动情况的基本思路
学生阅读解题的一般步骤
审题、思考
从而得出解决问题的思路和方法
学生观察解题过程
学生练习
学生练习
锻炼学生的总结能力
掌握解题的一般步骤
锻炼学生的分析以及解决问题的能力
通过观察解题过程，使同学们知
道该如何解题才规范。
巩固从受力确定运动情况的解题过程
锻炼学生的总结能力
掌握解题的一般步骤
锻炼学生的分析以及解决问题的能力
通过观察解题过程，使同学们知
道该如何解题才规范。
巩固从运动情况确定受力的解题思路
巩固所学的知识
课堂小结
1． 应用牛顿第二定律解题可分为两类：
2． 一类是已知受力求解运动情况；
3． 另一类是已知运动情况求解受力。
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。
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
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