《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）》教學(xué)設(shè)計(jì)備課資源關(guān)于牛頓的成就牛頓是一名偉大的物理學(xué)家，他的研究領(lǐng)域非常廣泛，除了在數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等方面做出卓越貢獻(xiàn)外，他還曾花費(fèi)大量精力進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。雖然他付出很多，但并沒能在化學(xué)領(lǐng)域取得和物理、天文相同的顯著成就。原因之一就是當(dāng)時(shí)的各個(gè)學(xué)科處在不同的發(fā)展階段。在力學(xué)和天文學(xué)方面，有伽利略、開普勒、惠更斯等人的努力，牛頓有可能用已經(jīng)準(zhǔn)備好的材料，建立起一座宏偉壯麗的力學(xué)大廈。正象他自己所說的那樣“如果說我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀?。而在化學(xué)方面，因?yàn)檎_的道路還沒有開辟出來，牛頓沒能找到可以砍伐材料的地方。對(duì)于自己的一生，牛頓在臨終前是這樣總結(jié)的：“我不知道在別人看來，我是什么樣的人；但在我自己看來，我不過就象是一個(gè)在海濱玩耍的小孩，為不時(shí)發(fā)現(xiàn)比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對(duì)于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)?！边@當(dāng)然是牛頓的謙遜。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1．知道應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類主要問題。2．掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。3．會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決簡單的力學(xué)問題。二、過程與方法1．通過實(shí)例感受研究力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的重要性。2．幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)例總結(jié)歸納一般問題的解題規(guī)律的能力。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．初步認(rèn)識(shí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。2．初步建立應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的意識(shí)。3．培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮?shí)態(tài)度及解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)1．已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動(dòng)情況。2．已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的受力情況。教學(xué)難點(diǎn)：1．物體的受力分析及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析。2．加速度的應(yīng)用。教法方法探究、講授、討論、練習(xí)。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課利用多媒體投影播放“神舟”五號(hào)飛船的發(fā)射升空及準(zhǔn)確定點(diǎn)回收的實(shí)況錄像資料，學(xué)生觀看錄像，進(jìn)入情景。教師提問：科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)火箭的變軌、衛(wèi)星的著地點(diǎn)，他們的依據(jù)是什么？學(xué)生回答：牛頓運(yùn)動(dòng)定律中力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，計(jì)算得到的。教師總結(jié)：下面我們就通過一些問題總結(jié)出運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析的方法。二、進(jìn)行新課（一）從受力確定運(yùn)動(dòng)情況（板書）教師活動(dòng)：投影展示：例1.一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是5kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的摩擦因數(shù)是，求物體在2s末的速度和2s內(nèi)的位移。教師引導(dǎo)分析：l.本題研究對(duì)象是誰？它共受幾個(gè)力的作用？2.FN和G在豎直方向上，它們有什么關(guān)系？3.物體所受的合力沿什么方向？大小是多少？4.這個(gè)物體做什么運(yùn)動(dòng)？學(xué)生思考討論后作答：物體受到四個(gè)力的作用，其中FN和G在豎直方向上，大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力。物體所受的合力水平向右，根據(jù)牛頓第二定律知其加速度一定水平向右，因此物體向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。教師強(qiáng)調(diào)：要求學(xué)生在分析的基礎(chǔ)上，畫出受力分析圖，并根據(jù)牛頓第二定律列出完整解答過程。學(xué)生自主分析：分析物體的受力情況。物體受到4個(gè)力的作用，拉力，水平向右；摩擦力，水平向左；重力，豎直向下；地面的支持力，豎直向上。物體原來是靜止的，初速度為零，在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律得，可求出加速度。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得，解得。教師提出問題：通過例1的分析，請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)“從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況”類問題的分析方法。學(xué)生討論后，教師歸納：板書：（1）明確研究對(duì)象，對(duì)誰進(jìn)行受力分析；（2）建立直角坐標(biāo)系，求出物體所受的合力；（3）由牛頓第二定律求出物體的加速度；（4）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出待求物理量。跟蹤訓(xùn)練1.質(zhì)量為4kg的物體在10N的水平拉力的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，撤去后經(jīng)4s物體停下來，求物體做勻速運(yùn)動(dòng)的速度和撤去力后的位移。（學(xué)生獨(dú)立完成，兩名同學(xué)演板）（二）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力（板書）教師提出問題：如果已知一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可確定其加速度a，根據(jù)牛頓第二定律及物體的受力分析就可以確定物體的受力情況。投影展示：例2.如圖4-6-1所示，木塊重60N，放在傾角的斜面上，用的水平力推木塊，木塊恰能沿斜面勻速下滑，求：圖4-6-1（1）木塊與斜面間的摩擦力大小。（2）木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（，）教師提問：本題屬于哪類力學(xué)問題？物體共受幾個(gè)力的作用？各力方向如何？它們之中哪個(gè)力是待求量？哪個(gè)力實(shí)際上是已知的？待求力是誰？物體所受的合力沿什么方向？學(xué)生分小組思考討論：小組代表回答解題思路，描述物體受力情況。該題為已知受力求運(yùn)動(dòng)，合力沿運(yùn)動(dòng)方向，動(dòng)力實(shí)際上是已知的。教師歸納總結(jié)：畫出受力分析圖4-6-2，建立如圖4-6-2所示直角坐標(biāo)系。在x軸方向上：。在y軸方向上：。由以上兩式得：。。根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律，得。教師總結(jié)：正交分解：第一步，建立坐標(biāo)系，以共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直角坐標(biāo)系軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標(biāo)軸上。第二步，正交分解各力，即將每一個(gè)不在坐標(biāo)軸上的力分解到坐標(biāo)軸上，并根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系求出各分力的大小。第三步，分別求出各個(gè)軸上的各分力的合力。第四步，根據(jù)平行四邊形定則求出共點(diǎn)力的合力。教師強(qiáng)調(diào)：在求解動(dòng)力學(xué)或運(yùn)動(dòng)學(xué)問題時(shí)，一切適量的分析求解均可采取正交分解的方法；正交分解時(shí)，為了簡便，坐標(biāo)軸方向盡可能與加速度方向或物體速度方向一致。教師提出問題：l.上述兩個(gè)例題在解題方法上有什么相同和不同之處？2.在例2中，為什么要建立平面直角坐標(biāo)系？3.在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中通常是以v0為正方向的，但在利用牛頓第二定律列方程時(shí)，選什么方向?yàn)檎较蜉^為方便？學(xué)生思考討論，交流合作，推舉學(xué)生回答，并相互補(bǔ)充：l.兩題都需畫受力圖，都要利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，畫受力圖是重要的解題步驟。不同之處是例1先用牛頓第二定律求加速度，而例2先用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度。2.例2中物體受力方向較為復(fù)雜，建立平面直角坐標(biāo)系后，就可以用G1和G2代替G，使解題方便。3.因?yàn)榧铀俣鹊姆较蚓褪俏矬w所受合外力的方向，所以以加速度的方向?yàn)檎较?，?huì)給分析問題帶來很大方便。（三）實(shí)例探究例3.一個(gè)物體放在光滑水平面上，初速度為零，先對(duì)物體施加一向東的恒力F，歷時(shí)1s，隨即把此力改變?yōu)橄蛭?，大小不變，歷時(shí)1s，接著又把此力改為向東，大小不變，歷時(shí)1s，如此反復(fù)只改變力的方向，共歷時(shí)1min，在此1min內(nèi)（）。A．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1min末靜止于初始位置之東B．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1min末靜止于初始位置C．物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向西運(yùn)動(dòng)，在1min末繼續(xù)向東運(yùn)動(dòng)D．物體一直向東運(yùn)動(dòng)，從不向西運(yùn)動(dòng)，在1min末靜止于初始位置之東答案：D三、課堂小結(jié)牛頓第二定律是解決力學(xué)問題的核心武器之一，從宏觀上要把握區(qū)分兩類問題：1.已知物體的受力情況，求解物體的運(yùn)動(dòng)情況?；窘忸}思路：先分析物體的受力情況，求出合力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度。再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)公式求出要求的運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量。2.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求解物體的受力情況?；窘忸}思路：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，利用牛頓第二定律求出相應(yīng)的力。四、布置作業(yè)教材P87問題與練習(xí)第1～4題。五、板書設(shè)計(jì)1.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況（1）明確研究對(duì)象，對(duì)誰進(jìn)行受力分析；（2）建立直角坐標(biāo)系，求出物體所受的合力；（3）由牛頓第二定律求出物體的加速度；（4）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出待求物理量。2.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況。3.應(yīng)用牛頓第二定律解題的基本思路。六、課堂作業(yè)1.用30N的水平外力F，拉一靜止放在光滑的水平面上質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失，則第5s末物體的速度和加速度分別是（）。A．v=7.5m／s，a=l.5m／s2 B．v=4.5m／s，a=l.5m／s2C．v=4.5m／s，a=0 D．v=7.5m／s，a=02.質(zhì)量是5kg的物體，在水平恒力F=20N的作用下，從靜止開始經(jīng)過2s速度達(dá)到2m/s，則物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是。3.用2N的水平拉力，正好使木塊在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用4N的水平拉力使木塊在2s內(nèi)速度從2m／s增加6m／s，則木塊的質(zhì)量是。4.質(zhì)量為2kg的物體，