《牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用（第二課時）》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：1.學(xué)會利用牛頓運(yùn)動定律通過運(yùn)動情況確定受力情況。2.學(xué)會將生活中簡單的物理問題轉(zhuǎn)化為物理模型進(jìn)行研究。3.學(xué)會通過加速度變化分析利用牛頓運(yùn)動定律解決臨界問題。教學(xué)重點(diǎn)：通過受力情況依據(jù)牛頓運(yùn)動定律確定運(yùn)動情況。教學(xué)難點(diǎn)：分析力隨加速度的變化中的臨界問題。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動1分鐘環(huán)節(jié)一：回顧引入教師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道牛頓第二定律是連接力和運(yùn)動的橋梁。在上節(jié)課中我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了知道受力情況如何確定運(yùn)動的問題。這節(jié)課我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí)已知物體運(yùn)動情況時如何確定受力。牛頓第二定律第連接運(yùn)動和力的橋梁，要通過運(yùn)動情況確定受力情況，依然要依靠牛頓第二定律。所以從運(yùn)動情況確定受力情況的基本思路應(yīng)該是通過運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解加速度，從而知道合力。再根據(jù)物體受力情況結(jié)合合力來求解未知力。4分鐘環(huán)節(jié)二：從運(yùn)動情況確定運(yùn)動受力情況由簡單常見情景開始情景1：汽車輪胎與公路路面之間必須要有足夠大的動摩擦因數(shù)，才能保證汽車安全行駛。為檢測某公路路面與汽車輪胎之間的動摩擦因數(shù)，需要測試剎車的車痕。測試汽車在該公路水平直道上以54km/h的速度行駛時，突然緊急剎車，車輪被抱死后在路面上滑動，直至停下來。量得車輪在公路上摩擦的痕跡長度是17.2m，則路面和輪胎之間的動摩擦因數(shù)是多少？取g＝10m/s2。分析問題的求解思路：由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律求解加速度，再由牛頓第二定律求解摩擦力，根據(jù)滑動摩擦力公式求解加速度。解答由運(yùn)動學(xué)公式，得＝＝－6.5m/s2根據(jù)滑動摩擦力公式Ff＝－μFN＝－μmg根據(jù)牛頓第二定律，有－μmg＝ma得μ＝＝0.65由水平面問題轉(zhuǎn)入斜面問題情景2：一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），取g＝10m/s2。引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題的思路：從勻變速運(yùn)動的規(guī)律，求解加速度，再利用正交分解法根據(jù)牛頓第二定律求解阻力。解答根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律x＝v0t＋12at得根據(jù)牛頓第二定律y方向FN－mgcosθ＝0x方向mgsinθ－Ff＝ma得FN＝mgcosθ，F(xiàn)f＝m(gsinθ－a)其中，m＝75kg，θ＝30°，則有Ff＝75N，F(xiàn)N＝650N根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對雪面的壓力大小也為650N，垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿斜面向上。下面的問題將選取不同的坐標(biāo)系，引入分解加速度的做法。情景3：某大廈內(nèi)裝有自動扶梯，電梯扶手的傾角為θ。一位質(zhì)量為m的乘客站在自動扶梯上不動，此時扶梯正在向上以加速度a加速啟動。重力加速度為g，自動扶梯對人腳底的支持力和摩擦力多大？引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題的思路：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理模型。對乘客進(jìn)行受力分析，借助加速度方向利用牛頓第二定律確定合力方向，進(jìn)而確定摩擦力方向。引導(dǎo)學(xué)生選擇不同的坐標(biāo)系以減少計算量。如圖建立坐標(biāo)系，所有的力都需要分解，計算量較大。如圖建立坐標(biāo)系，不需要分解力，但是需要分解加速度。選擇第二種方向建立坐標(biāo)系，分解加速度解答根據(jù)牛頓第二定律x方向Ff＝macosθy方向FN－mg＝masinθ得FN＝mg＋masinθ下面進(jìn)入力隨加速度變化，物體間出現(xiàn)分離情況的臨界問題研究。情景4：一質(zhì)量為m＝1kg的小球用細(xì)線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運(yùn)動的小車內(nèi)，球與車廂壁接觸。細(xì)線與豎直方向的夾角為30°，車廂壁對球的摩擦力可忽略不計。求小球與車廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題的思路：受力分析，根據(jù)牛頓第二定律，利用正交分解法求解力。已知加速度求解力。解答根據(jù)牛頓第二定律y方向＝0x方向＝ma得FT＝＝N＝11.5NFN＝＝(11.5×0.5－1×2)N＝3.8N如果車的加速度稍變大，F(xiàn)T、FN的大小如何變化？由上面的計算可知，拉力不變，支持力減小。車的加速度多大時，F(xiàn)N會減小到0？由上面的計算，當(dāng)FN＝0時，計算可得a＝gtan30°＝5.77m/s2如果車的加速度繼續(xù)變大，將會出現(xiàn)什么情況？小球想要隨車以更大的加速度運(yùn)動，可是支持力已經(jīng)減小到0，不能繼續(xù)減小，故小球?qū)⒉荒茈S車以相同的加速度運(yùn)動。小球?qū)x開車廂壁，細(xì)線與車廂壁的夾角將發(fā)生變化。最終會找到新的位置保持與小車相對靜止?？梢娂铀俣龋?.77m/s2是小球恰好與車廂壁接觸無擠壓的狀態(tài)，是一個臨界狀態(tài)。車的加速度a?＝10m/s2時，小球隨車一起運(yùn)動，細(xì)線的拉力為多大？因為加速度大于5.77m/s2，此時小球已離開車廂壁，細(xì)線與豎直方向的夾角已不再是30°，假設(shè)角度為θ。根據(jù)牛頓第二定律y方向＝0x方向＝ma?得θ＝45°，F(xiàn)T＝14.1N因為只受兩個力的作用，因此也可采用合成法求解。直接將重力和拉力合成，合力方向水平向右。由于a?和g大小相等，由矢量三角形中的關(guān)系可得θ＝45°，F(xiàn)T＝14.1N總結(jié)臨界問題的一般處理思路：臨界問題往往有一定的隱蔽性，找到臨界條件是解決問題的關(guān)鍵。要找到臨界條件，往往需要對運(yùn)動過程中力隨加速度的動態(tài)變化進(jìn)行分析。抓住臨界狀態(tài)的特點(diǎn)可以提高解決問題的效率。3分鐘環(huán)節(jié)四：課后思考在上一節(jié)開始時，我們曾經(jīng)提出過一個問題。為了盡量縮短停車時間，旅客按照站臺上標(biāo)注的車門位置候車。列車進(jìn)站時總能準(zhǔn)確地?？吭趯?yīng)車門的位置。這是如何做到的呢？通過這兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對運(yùn)動和力的關(guān)系有了更深入的了解。請同學(xué)們課下思考，要做到這一點(diǎn)，需要知道哪些信息，該如何實(shí)現(xiàn)？同學(xué)們也可以查閱相關(guān)資料，了解實(shí)際是如何實(shí)現(xiàn)的。8分鐘環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)、結(jié)束語通過這兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們會發(fā)現(xiàn)，利用牛頓運(yùn)動定律解決問題，選擇合適的研究對象、正確的進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析是基礎(chǔ)，求解加速度是關(guān)鍵，實(shí)際問題可忽略無關(guān)因素或次要因素轉(zhuǎn)化成物理模型研究。在具體的計算上，可以嘗試采用多種方法進(jìn)行。在通過運(yùn)動學(xué)量求解加速度或通過加速度求解運(yùn)動學(xué)量時應(yīng)通過觀察選取合適的運(yùn)動學(xué)公式以減輕計算量。在根據(jù)牛頓第二定律列式時，常用的方法有合成法和正交分解法。一般來說，物體受三個以下力我們采用合成法，物體受三個或更多個不共線力的作用，我們采用正交分解法，在正交分解時應(yīng)選擇合適的坐標(biāo)軸使問題解決更簡便。這節(jié)課就上到這兒，同學(xué)們，再見！課后練習(xí)1．一個鐵塊在6N的力作用下產(chǎn)生的加速度大小為2m/s2，這個鐵塊的質(zhì)量是多大?要使它產(chǎn)生3m/s2的加速度，需要對它施加多大的力?37°FAB2．如圖所示，傾角為θ＝37°足夠長的斜面體固定在水平地面上，小木塊在沿斜面向上的恒定外力F作用下，從斜面上的A點(diǎn)由靜止開始向上作勻加速運(yùn)動，前進(jìn)了4.0m抵達(dá)B點(diǎn)時，速度為8m/s。已知木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，木塊質(zhì)量m＝1kg。（g37°FAB（1）木塊所受的外力F多大?（2）若在木塊到達(dá)B點(diǎn)時撤去外力F，求木塊還能沿斜面上滑的距離s。3．一物體放置在傾角為θ的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖所示．在物體始終相對