6．牛頓運動定律的應(yīng)用★課標解析1．課標內(nèi)容要求。理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。2．課標內(nèi)容解析。牛頓運動定律包括牛頓三大定律。牛頓第一定律指出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因，一切物體都有慣性，且物體的質(zhì)量是其慣性大小的量度，物體的慣性與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。牛頓第二定律可用公式F=ma簡潔表述，是運動學(xué)和靜力學(xué)聯(lián)系的橋梁與紐帶，是動力學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓第三定律闡述了物體間作用力與反作用力的關(guān)系。牛頓運動定律是日常生活、自然規(guī)律的總結(jié)與提煉，日常生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象與牛頓運動定律規(guī)律相符合。培養(yǎng)學(xué)生用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題的能力是培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，也是物理教學(xué)的學(xué)科價值的體現(xiàn)?！锝虒W(xué)目標1．理解牛頓第二定律中的加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系，形成正確的物理觀念。2．了解力與運動是與我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活密不可分的兩大物理內(nèi)容。3．會用牛頓運動定律來解釋和解決遇到的相關(guān)問題。4．體會用牛頓運動定律解決生產(chǎn)生活中的問題的過程是理論聯(lián)系實際的過程。5．在牛頓運動定律的應(yīng)用過程中體會科學(xué)解決問題的思路與策略。6．在用牛頓運動定律科學(xué)解決問題的過程中培養(yǎng)模型建構(gòu)能力和科學(xué)推理能力。7．體會日常生活中物理無處不在，均是物理規(guī)律在起作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任心?！锝虒W(xué)準備1．本節(jié)的教學(xué)用1課時。2．多媒體使用。PPT課件，電腦投影。3．教學(xué)順序。（1）復(fù)習(xí)引入：牛頓第二定律表達式F=ma中含有加速度、力、質(zhì)量三個方面關(guān)系；（2）問題導(dǎo)向：以教科書中的問題1為例，體會動力學(xué)測物體質(zhì)量的方法；（3）交流討論，提煉思路；（4）問題導(dǎo)向：以教科書中的問題2為例，體會從受力確定運動情況的過程；（5）問題導(dǎo)向：以教科書中的問題3為例，體會從運動情況確定受力的過程；（6）以理點悟、深化主題：請學(xué)生整理、提煉、領(lǐng)悟牛頓運動定律應(yīng)用的思路與策略?！锝虒W(xué)過程1．課題引入：實例設(shè)問，直入主題。師：為了盡量縮短停車時間，旅客按照站臺上標注的車門位置候車。列車進站時車門總能準確地?？吭趯?yīng)站臺上標注車門的位置（PPT展示圖片）。這里涉及哪些物理量，以及對應(yīng)的關(guān)系如何？生：位置、位移、速度、加速度、牽引力、阻力……師：請幫著將這些物理量歸類。生：位置、位移、速度、加速度屬于運動學(xué)中的物理量，牽引力、阻力屬于靜力學(xué)中的物理量。師：能否用一個公式將運動與力的關(guān)系聯(lián)系起來？生：牛頓第二定律F=ma即可。師：本節(jié)課就來研究牛頓第二定律表達式F=ma中的加速度a、力F、質(zhì)量m三個方面的物理量之間關(guān)系。2．動力學(xué)方法測質(zhì)量。師：我們知道，物體的質(zhì)量可用天平測量。但如果沒有天平或者天平不能使用時，我們還有沒有其他的方法來測量物體的質(zhì)量呢？為了說明方便，我們設(shè)置這樣的情境（PPT出示題目）。師：已知量有哪些？要求的是什么？生：已知初速度為0、時間t=2s、位移y=6m、力F=640N、g=10m/s2，要求的是質(zhì)量。師：由已知的初速度為0、時間t=2s、位移y=6m，可求出什么？生：由y=可求出a=3m/s2師：a與F有聯(lián)系嗎？生：F合=ma，即Fmg=ma生：m=50kg3．牛頓第二定律應(yīng)用的解題思路。師：請同學(xué)們結(jié)合靜力學(xué)、運動學(xué)以及本章所學(xué)的牛頓運動定律，交流討論解決這類問題的思路。在學(xué)生交流、討論的基礎(chǔ)上，教師和學(xué)生一起提煉出應(yīng)用牛頓運動定律解題的思路。情境一，從受力確定運動情況師：（PPT出示題目）一個質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平面上，在大小為6.4N的水平拉力的作用下沿水平地面向右運動。物體與地面的摩擦力為2.4N。請問：物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移分別多大？師：已知什么？要求的是什么？生：已知物體的質(zhì)量、受到拉力和摩擦力的大小，要求的是物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。師：宏觀上是已知受力情況，確定運動情況。對物體進行受力分析，建立Ox坐標。x方向有：Ff=ma

從運動與力的關(guān)系可知，物體將做初速度為零的勻加速直線運動。有：v=at=8m/sx==16m即物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移的大小分別為8m/s和16m。情境二，從運動情況確定受力師：（PPT出示題目）一個滑雪的人，質(zhì)量m＝75kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ＝30°，在t＝5s的時間內(nèi)滑下的路程x＝60m，請問：滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）多大？師：已知什么？要求的是什么？生：已知人的質(zhì)量、初速度、運動時間、位移，求人受到的阻力，即其中的一個力。師：宏觀上是已知運動情況，確定受力情況。對人進行受力分析，建立xOy坐標系。由：x=v0t+x方向有：mgsinθf=ma得：f=mgsinθma代入數(shù)值得：f=67.5N，即人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）大小為67.5N。師：以上兩個情境是“從受力確定運動情況”和“從運動情況確定受力”的兩種典型情況，如遇到運動與力更復(fù)雜情境（或過程），只要分清情境（或過程），處理的思路或策略是一樣的?！镅a充例題例1風(fēng)洞實驗中可產(chǎn)生水平方向的，大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力。現(xiàn)將一套有小球的細直桿放入風(fēng)洞實驗室，如圖，小球孔徑略大于細桿直徑。求：（1）當桿在水平方向上固定時，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運動，這時小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動摩擦因數(shù)。（2）保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細桿上滑下距離s所需時間為多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）解析：（1）設(shè)小球所受的風(fēng)力為F，小球的質(zhì)量為m，因為小球在桿上做勻速運動，所以F=μmg。代入數(shù)據(jù)，得μ=0.5。（2）設(shè)桿對小球的支持力為N，摩擦力為f，對小球進行如圖所示的受力分析，建立xOy坐標系，有：Fy=Fx=又有f=μN解得＝又有s=例2蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目。一個質(zhì)量為60kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s。若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當成恒力處理，求此力的大小。（g＝10m/s2）解析：將運動員看成質(zhì)量