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《牛顿运动定律的应用（第一课时）》教案

教学目标

教学目标：

1.理解力和加速度的关系。

2.学会将生活中简单的物理问题转化为物理模型进行研究。

3.学会利用牛顿运动定律通过受力情况确定运动情况。

教学重点：

通过受力情况依据牛顿运动定律确定运动情况。

教学难点：

利用正交分解法求解加速度。

教学过程

时间

教学环节

主要师生活动

1分钟

环节一：

引入

教师：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？

学生：思考、猜测。

教师：要弄清楚这个问题，我们首先得知道，如何通过作用在物体上的力来控制物体的运动。

3分钟

环节二：

回顾所学内容

教师：引导学生回忆所学匀变速直线运动的规律、相互作用中所学过的几种常见力。

学生：思考、回忆、整理

教师：PPT展示所学知识概要，建立力和运动之间的联系。根据力和运动的联系，确立从受力情况确定运动情况的一般思路。

15分钟

环节三：

从受力情况确定运动情况

给出生活中常见的情景

情景1：一辆轿车正在以15m/s的速度匀速行驶，发现前方有情况，紧急刹车后车轮抱死，车轮与地面的动摩擦因数为0.71。取g＝10m/s2。

（1）车轮在地面上滑动时，车辆的加速度是多大？

（2）车轮抱死后，车辆会滑行多远？

分析求解思路：依据牛顿第二定律了从力求解加速度，再结合运动学公式求解位移。

解答：

对轿车进行受力分析

取轿车前进方向为正方向建立一维坐标系。

轿车竖直方向受力平衡，所受支持力与重力大小相等，FN＝mg

根据滑动摩擦力公式，可得滑动摩擦力Ff＝－μFN＝－μmg。负号表示摩擦力方向与x轴正方向相反。

根据牛顿第二定律，有a＝＝－μg＝－0.71×10m/s2＝－7.1m/s2

由本计算可看出，有的时候加速度是与质量无关的。

在本情景中，我们已经知道轿车的初速度为15m/s、末速度为0，加速度为－7.1m/s2，根据匀变速运动规律，有，得x＝－＝－＝15.8m

由生活中常见情景转入不常见情景，先通过视频让学生熟悉该情景。

情景2：冰壶球是冬奥会比赛项目之一，中国女子冰壶队在各类比赛中取得了不错的成绩。球员通过掷球、刷冰控制冰壶球最后停止的位置，使己方球尽量靠近圆垒圆心，而使对方球尽量远离圆垒圆心。请看视频，随后提出问题：

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。

运动员以v0＝3.4m/s的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数μ1＝0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？取g＝10m/s2。

引导学生对物体进行分析：

先对冰壶进行受力分析，分析已知量和未知量，选择解决问题的方向，约定物理量的符号。

解答：

根据滑动摩擦力公式，有Ff＝－μ1FN＝－μ1mg

根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为a1＝＝－μ1g＝－0.02×10m/s2＝－0.2m/s2

加速度为负值，方向与x轴正方向相反。

由运动学公式

得x1＝－＝－m＝28.9m

提出新的问题

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。

（2）若运动员仍以v0＝3.4m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m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？取g＝10m/s2。

引导学生对冰壶的受力和运动过程进行分析，选取解决问题的方向和方法。

解答

冰壶球在前一阶段有＝2a1x10

冰壶球后一阶段的加速度为a2＝－μ2g＝－0.9×0.2×10m/s2＝－0.18m/s2

滑行10m后为匀减速直线运动，由＝2a2x2

得x2＝－＝－＝－m＝21m

冰壶球第二次滑行的总距离为x＝x10＋x2＝(10＋21)m＝31m

第二次比第一次多滑行的距离为Δx＝x－x1＝(21－28.9)m＝2.1m

由水平面问题转入斜面问题

情景3：民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。若机舱口下沿距地面3.2m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少？取g＝10m/s2。

将实际问题转化为物理模型处理。

解答：

根据牛顿第二定律，有

x方向mgsinθ－Ff＝ma

y方向FN－mgcosθ＝0

＝1m/s2

由运动学公式＝2ax

得v＝＝3.6m/s

由匀变速直线运动转入非匀变速直线运动问题

情景4：高空坠物是很危险的，可是生活