《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》教案教材分析牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用是必修一第四章中的第五節(jié)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，它在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用．本節(jié)課是從應(yīng)用角度學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律。主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐標(biāo)系，主要學(xué)習(xí)兩大類問題：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。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。本節(jié)內(nèi)容是對本章知識的提升，又是后面知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)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，形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念；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，能基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建物理模型；形成分析、思考、解決問題能力；養(yǎng)成解答習(xí)題的規(guī)范書寫習(xí)慣。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課回顧一下前面所學(xué)的知識，牛頓第二定律確定了物體受力和加速度之間的關(guān)系。加速度的大小與物體所受合力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與物體受到的合力的方向相同。回溯到我們第一章的內(nèi)容勻變速直線運(yùn)動(dòng)，物體初速度與加速度決定了物體做什么運(yùn)動(dòng)，所以加速度還與物體的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，兩者的大小關(guān)系可以由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來相聯(lián)系。體會(huì)到加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁總結(jié)從受力確定運(yùn)動(dòng)情況的基本思路講授新課1.已知受力確定運(yùn)動(dòng)情況首先我們來看看這一道題，給大家三分鐘的時(shí)間思考討論以下。例1如圖，沿傾角為θ的斜面向上拉一個(gè)質(zhì)量為m的方木箱，拉力F與斜面平行，木箱與斜面的動(dòng)摩擦因素為μ，木箱沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的距離為s，求木箱通過距離s所用的時(shí)間t.總結(jié)解題的一般流程1.選擇研究對象，進(jìn)行受力分析2.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析3.建立直角坐標(biāo)系，正交分解，求合力4.列牛頓第二定律表達(dá)式，求加速度5.列運(yùn)動(dòng)學(xué)公式6.聯(lián)立式子求解例2如圖，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L＝8m、傾角θ＝37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.25，不計(jì)空氣阻力.(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下？2.已知運(yùn)動(dòng)情況確定受力例3一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量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(shí)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)，g取10m/s總結(jié)解題的一般流程1.選擇研究對象，進(jìn)行受力分析2.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析3.建立直角坐標(biāo)系，正交分解，求合力4.列牛頓第二定律表達(dá)式5.列運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求加速度6.聯(lián)立式子求解練習(xí)運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運(yùn)動(dòng)。(1)運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)?g取10m/s(2)若運(yùn)動(dòng)員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊(duì)友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離?審題、思考從而得出解決問題的思路和方法從實(shí)例出發(fā)，在實(shí)際情境中建立模型，進(jìn)而利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，規(guī)范解答過程。能夠區(qū)別問題的類型：(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。掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路、方法和格式規(guī)范。從簡單模型出發(fā)，總結(jié)解題的一般流程，再到具體情境中實(shí)踐應(yīng)用。通過教師板書過程展示解答習(xí)題的規(guī)范性要求等。拓展應(yīng)用思考：如果你是交警，應(yīng)如何采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，判斷汽車是否違反規(guī)定超速行駛在學(xué)生展開討論的基礎(chǔ)上命題目，引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)知識解決問題題目：某市交通部門規(guī)定汽車在市區(qū)某些借道行駛速度不得超過vm=30km/?.一輛汽車在該水平路段緊急剎車時(shí)車輪“抱死，沿直線滑行一段距離后停止。從手冊中查出該車輪與地面間的動(dòng)摩擦因素μ=0.72，取g取開放性思維，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決生產(chǎn)生活中的問題。課堂小結(jié)1．應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類：一類是已知受力求解運(yùn)動(dòng)情況；另一類是已知運(yùn)動(dòng)情況求解受力。2．基本方法和步驟，即分析過程、建立圖景、確定研究對象、進(jìn)行受力分析、根據(jù)牛頓第二定律列方程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況列運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，進(jìn)而求解驗(yàn)證效果。梳理自己本節(jié)所學(xué)知識進(jìn)行交流根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。課后篇鞏固提升合格考達(dá)標(biāo)練1.在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù),剎車線是汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車剎車前的速度為()A.7m/s B.14m/s C.10m/s D.20m/s解析設(shè)汽車剎車后滑動(dòng)的加速度大小為a,由牛頓第二定律得μmg=ma,解得a=μg。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移關(guān)系式v02=2ax,可得汽車剎車前的速度為v0=2ax=2μgx=答案B2.假設(shè)汽車突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與汽車所受的重力的大小差不多,當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)突然制動(dòng),它還能繼續(xù)滑動(dòng)的距離約為(重力加速度g取10m/s2)()A.40m B.20mC.10m D.5m解析根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得,汽車剎車的加速度a=Ffm=mgm=g,則繼續(xù)滑行的距離s=v答案B3.(河南焦作高一期末)從距地面h高度處由靜止釋放一小球,與地面碰撞后豎直返回且碰撞前后速率不變,返回的高度為原高度的一半,已知重力加速度為g,小球的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)過程中阻力大小不變,則小球所受阻力大小為()A.45mg B.1C.34mg D.1解析設(shè)小球所受阻力大小為Ff,落地速度大小為v,小球下落時(shí),滿足mg-Ff=ma1,2a1h=v2,小球反彈時(shí)滿足mg+Ff=ma2,2a2·?2=v2,聯(lián)立解得Ff=13mg,故選答案D4.某氣槍子彈的出口速度達(dá)100m/s,若氣槍的槍膛長0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻變速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對子彈的平均作用力為()A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N解析根據(jù)v2=2ax,得a=v22x=10022×0.5m/s2=1×104m/s2,從而得高壓氣體對子彈的平均作用力F=ma=20×10答案B5.(湖北黃岡高一期末)手機(jī)給人們帶來便利的同時(shí)也帶來了很多困擾,人們對手機(jī)的依賴性越來越強(qiáng),有些人喜歡躺著看手機(jī),經(jīng)常出現(xiàn)手機(jī)砸到頭部的情況。若手機(jī)從離人約20cm的高度無初速度掉落,砸到頭部后手機(jī)未反彈,頭部受到手機(jī)的沖擊時(shí)間約為0.2s。假定手機(jī)作用在人頭部的力為恒力,方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2,下列分析不正確的是()A.手機(jī)剛要接觸頭部之前的速度約為2m/sB.手機(jī)與頭部作用時(shí)減速的加速度大小約為10m/s2C.頭部對手機(jī)的作用力對手機(jī)產(chǎn)生的加速度大小約為10m/s2D.手機(jī)對頭部的作用力大小約等于手機(jī)重力的2倍解析手機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng),故手機(jī)接觸頭部之前的速度約為v=2g?=2×10×0.2m/s=2m/s,A正確,不符合題意;手機(jī)接觸頭部之前的速度約為2m/s,砸到頭部后手機(jī)未反彈即末速度為0,頭部受到手機(jī)的沖擊時(shí)間約為0.2s,根據(jù)加速度定義a=ΔvΔt=0-20.2m/s2=-10m/s2,負(fù)號表示方向向上,加速度大小為10m/s2,故B正確,不符合題意;選向上為正方向,加速度大小為10m/s2,根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma,解得F=2mg,F產(chǎn)生的加速度a'=Fm=2mgm=2g=20m/s2,選項(xiàng)答案C6.一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng),4s內(nèi)通過8m的距離,此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),汽車又運(yùn)動(dòng)了2s停止,已知汽車的質(zhì)量m=2×103kg,汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力大小不變,求:(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車的速度大小。(2)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受到的阻力大小。(3)汽車牽引力的大小。點(diǎn)撥汽車的運(yùn)

動(dòng)分析根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公

式求加速度確定汽車

所受各力解析(1)汽車開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則x0=v0+02t1,解得v0=2x0(2)汽車滑行減速過程中加速度a2=0-v0t2由牛頓第二定律得-Ff=ma2解得Ff=4×103N。(3)開始加速過程中加速度為a1,則x0=12a1由牛頓第二定律得F-Ff=ma1解得F=Ff+ma1=6×103N。答案(1)4m/s(2)4×103N(3)6×103N7.質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在水平地面上,物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5。現(xiàn)在對物體施加如圖所示的力F,F=10N,θ=37°,且sin37°=0.6,cos37°=0.8。經(jīng)t=10s后撤去力F,再經(jīng)一段時(shí)間,物體靜止,g取10m/s2。求:(1)物體運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度;(2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移大小。解析(1)撤去力F前,對物體進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,則有Fsinθ+FN=mgFcosθ-Ff=ma1又Ff=μFN聯(lián)立以上各式解得a1=0.5m/s2物體在t=10s撤去力F時(shí)速度最大,v=a1t=5m/s,此時(shí)物體的位移x1=12a1t2=25m(2)撤去F后,對物體進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,則有Ff'=μFN'=μmg=ma2,解得a2=5m/s2撤去力F后,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2a2x2=v2解得x2=2.5m故物體運(yùn)動(dòng)的總位移為x=x1+x2=27.5m。答案(1)5m/s(2)27.5m等級考提升練8.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球置于傾角為θ的斜面上,被一個(gè)豎直擋板擋住?，F(xiàn)用一個(gè)水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,忽略一切摩擦,以下說法正確的是()A.斜面對小球的彈力為mgB.斜面和豎直擋板對小球彈力的合力為maC.若增大加速度a,斜面對小球的彈力一定增大D.若增大加速度a,豎直擋板對小球的彈力一定增大解析對小球受力分析如圖所示。把斜面對小球的彈力FN2進(jìn)行正交分解,豎直方向有FN2cosθ=mg,水平方向有FN1-FN2sinθ=ma,所以斜面對小球的彈力為FN2=mgcosθ,A正確。FN1=ma+mgtanθ。由于FN2=mgcosθ與a無關(guān),故當(dāng)增大加速度a時(shí),斜面對小球的彈力不變,擋板對小球的彈力FN1隨a增大而增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D答案AD9.(多選)質(zhì)量m=2kg、初速度v0=8m/s的物體沿著粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng),物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,同時(shí)物體還受到一個(gè)如圖所示的隨時(shí)間變化的水平拉力F的作用,設(shè)水平向右為拉力的正方向,且物體在t=0時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,則以下結(jié)論正確的是()A.0~1s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2B.1~2s內(nèi),物體的加速度大小為2m/s2C.0~1s內(nèi),物體的位移為7mD.0~2s內(nèi),物體的總位移為11m解析0~1s內(nèi),物體的加速度大小a1=F+μmgm=6+0.1×2×102m/s2=4m/s2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;1~2s內(nèi)物體的加速度大小a2=F'-μmgm=6-0.故0~1s內(nèi)物體的位移為x1=(4+8)×12m=6m,C項(xiàng)錯(cuò)誤;0~2s內(nèi)物體的總位移x=x1+x2=6+(4+6)×12答案BD10.(多選)蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示,彈性繩的一端固定在O點(diǎn),另一端和運(yùn)動(dòng)員相連。運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落,至B點(diǎn)彈性繩自然伸直,經(jīng)過合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D,然后彈起。整個(gè)過程中忽略空氣阻力。分析這一過程,下列表述正確的是()A.經(jīng)過B點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大B.經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率最大C.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度增大D.從C點(diǎn)到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)員的加速度不變解析在BC段,運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力,向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a=0時(shí),速度最大,即在C點(diǎn)時(shí)速度最大,選項(xiàng)B正確。在CD段,彈力大于重力,運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。答案BC11.如圖所示,質(zhì)量為m=3kg的木塊放在固定的傾角為θ=30°的足夠長斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木塊上,使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過t=2s時(shí)間物體沿斜面上升4m的距離,則推力F為(g取10m/s2)()A.42N B.6N C.21N D.36N解析因木塊能沿斜面勻速下滑,由平衡條件知mgsinθ=μmgcosθ,所以μ=tanθ;當(dāng)在推力作用下加速上滑時(shí),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=12at2得a=2m/s2,由牛頓第二定律得F-mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得F=36N,D答案D12.(山東聊城高一期末)民航客機(jī)都有緊急出口,發(fā)生意外情況的飛機(jī)緊急著陸后,打開緊急出口,狹長的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣,形成一條連接出口與地面的斜面,人員可沿斜面滑行到地面,如圖所示。假設(shè)某型號的飛機(jī)艙口下沿距地面高度為3.6m,氣囊所形成的斜面長度為6m,一個(gè)質(zhì)量為60kg的人在氣囊頂端由靜止沿斜面滑下時(shí),可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知人沿氣囊下滑時(shí)所受的阻力為120N,g取10m/s2。下列說法正確的是()A.人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為8m/sB.人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為43m/sC.人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間約為3sD.人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間約為1s解析設(shè)斜面的傾角為θ,則有sinθ=?L=3.66=0.6,根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ-Ff=ma,解得加速度a=4m/s2;根據(jù)速度位移公式v2=2aL,可得人滑至氣囊底端時(shí)的速度大小為v=2aL=2×4×6m/s=43m/s,故A錯(cuò)誤,B正確。根據(jù)位移時(shí)間公式可得L=12at2,解得人下滑過程所經(jīng)歷的時(shí)間為t=2L答案B13.一架航模遙控飛行器如圖所示,其質(zhì)量m=2kg,動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28N。試飛時(shí),飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的空氣阻力恒為Ff=4N,g取10m/s2。(1)第一次試飛,飛行器飛行t1=8s時(shí)到達(dá)的高度H等于多少?(2)第二次試飛,飛行器飛行t2=6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去