4.5牛顿运动定律的应用 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

牛顿运动定律的应用 一、教学目标 1.物理观念 （1）结合实例分析,了解视重与实重的概念,在此基础上知道超重与失重的含义。 （2）能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重进行定量分析,理解超重和失重现象产生的原因及本质。 2.科学思维 学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象，具有初步的观察能力、分析概括能力。 3.科学探究 通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。 4.科学态度与责任 培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。 二、教学重难点 教学重点：利用牛顿第二定律和第三定律对超重和失重现象进行定量分析。 教学难点：理解超重和失重现象产生的实质。 三、教学分析 通过前面对“牛顿第二定律”的学习,学生对解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解,但对定律的运用还不是很熟练,易将超重、失重现象与牛顿运动定律知识割裂,教学中要注意引导学生,将新知识纳入旧知识结构,让学生体会到超重、失重只是牛顿运动定律知识的迁移与应用而已。学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响,容易把生活中所说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈,把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”;容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法,自主学习与小组合作学习的方式,让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣,提高动手与合作能力,养成透过现象看本质的物理意识。 四、教学过程 活动1【练习】探究整体法和隔离法使用规律 【例题1】两个小物块A、B紧贴着停在光滑的水平面上，现用水平恒力F 作用物块A上使两物块一起向右运动，已知 mA = 3mB ，求物块A物块B作用力FAB的大小。 （第一个例题两个物体的加速度相同，学生快速确定先使用整体法） 【例题2】一个质量为M 的工人站在地面上，通过定滑轮将质量为m 的木箱以加速度a 向上拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，已知重力加速度 g，求地面对人的支持力FN 的大小。 （第二个例题两物体的加速度不同，大部分学生能确定应选用隔离法） 【例题3】物块B通过定滑轮牵水平桌面的物块A向右加速，已知mA = 4mB = 4m ，A与桌面的摩擦系数μ= 0.1, 重力加速度g ，忽略其他摩擦，求绳子对物块B的拉力大小。 （第三个例题两物体的加速度看似相同，其实仅是大小相等，部分学生无法准确判断应选择哪种方法，教师针对学生困惑进行分析） 三个例题层层递进，将学生的思维深度推到问题的本质，教师引导学生自觉找出规律。 活动2【讲授】规律总结 通过剖析三个例题，进行横向比对，梳理出整体法和隔离法的适用情境。明确在高中阶段，利用牛顿运动定律解决连接体动力学问题时，若物体的加速度相同时适合使用整体法进行分析，否则使用隔离法进行分析。 活动3【练习】应用规律 【例题4】质量分别为m1和m2的两个物体中间以轻弹簧相连，现用细绳将它们提升到一定高度并使弹簧处于竖直状态，松手让两物体由静止开始自由下落，已知弹簧的劲度系数为k，不计空气阻力，求释放后瞬间两个物体的加速度各是多大。 （学生能根据生活经验快速确定此情景中的两个物体没有相同加速度，应选择隔离法进行分析，最后教师通过实验演示两物体运动过程） 【例题5】质量分别为m1和m2的两个物体中间以一根不可伸长的轻绳相连，现用细绳将它们提升到一定高度并使轻绳处于竖直状态，松手让两物体由静止开始下落，求下落过程两个物体的加速度各是多大(不计空气阻力)。 （部分学生能根据生活经验判断两个物体具有相同加速度，但仍有部分学生没能模拟出两物体下落的情景提出相关结论。这里教师先通过反证法论证两物体必有相同加速度，明确一旦没能模拟出物理情景时可以采用理论分析来确认。然后再通过演示实验展示两物体运动过程，但是演示结果根分析结果“意外地”出现不一致，教师尝试让学生分析原因，最后通过讲解明确是因为题干中对一些细节进行理想化处理才会产生偏差，进一步使学生理解理想化模型这种重要的物理方法。） 【例题6】将一质量为m木块放置在另一质量为M倾角为37°的楔行木块上，现两木块水平托起一定高度并保持楔形木块底面水平，突然放手让木块由静止开始下落，忽略空气阻力。求两个木块的加速度各是多大。 （对于此题涉及的情景，大部分学生无法模拟出两个物体一起下落的情景得出两物体具有相同加速度的结论。教师再次利用反证法论证两物体必有相同加速度，然后再通过实验演示两物体下落过程。将演示实验融入习题课教学，将理论分析的逻辑深度和实验展示的视觉直观相结合，有效的提升了课堂效率，真正做到从物体走向生活，从物体走