7.5 专题：用三大观点解决动力学问题 教学设计-2026届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习教案聚焦动力学三大观点综合应用，整合牛顿运动定律、动能定理、动量守恒等核心考点，构建“力—运动”“能量转化”“动量变化”系统化认知框架，通过情境导入、典例精讲、规律总结、变式训练环节，帮助学生突破观点选择与多过程分析难点，体现复习系统性与针对性。 教案采用情境探究与合作学习法，以自动雨伞开伞过程建模、数列法解决连锁碰撞为例，培养科学思维与科学探究能力。设置分层练习与即时反馈，助力学生提升综合分析与建模能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

课题 一轮复习：7.5专题：用三大观点解决动力学问题 教 学 目 标 物理观念 1. 理解并掌握牛顿运动定律、动能定理、动量定理与动量守恒定律在动力学综合问题中的应用，构建“力—运动”“能量转化”“动量变化”三类基本物理图景，形成系统化的力学认知框架。 2. 能够从宏观现象中抽象出物体受力、运动状态改变、能量转移与动量传递的本质联系，理解不同物理量之间的内在关联，建立完整的动力学分析视角。 3. 通过典型例题的剖析，深化对机械能守恒、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞等过程中能量损失机制的理解，提升对实际复杂物理过程的建模能力。 科学思维 1. 能根据具体问题情境选择最合适的解题策，培养多角度分析和比较不同方法优劣的批判性思维能力。 2. 在处理多阶段、多对象的动力学综合题时，能够合理划分研究过程，准确选取研究对象，灵活运用守恒思想与临界条件进行逻辑推理，发展系统化建模与演绎推理能力。 3. 通过对数列型动力学问题的探究，掌握归纳法的应用技巧，能够从有限个重复过程出发提炼通项规律，并结合数学工具解决无限次相互作用的极限问题。 科学探究 1. 通过自主分析高考真题和模拟题，经历“问题识别—模型构建—规律选用—公式推导—结果验证”的完整探究流程，提升独立解决复杂物理问题的能力。 2. 在小组合作讨论中，针对同一题目尝试使用不同观点求解，对比解法差异，总结适用范围，增强实验设计与方案优化意识。 3. 利用教师提供的引导性问题链，主动提出假设、设计方案、验证结论，在真实问题情境中锻炼科学探究的核心素养。 科学态度与责任 1. 认识到物理学三大观点是人类长期实践积累形成的科学成果，体会其在解释自然现象和指导工程技术中的巨大价值，增强科学探究的责任感与使命感。 2. 在解题过程中养成严谨细致、实事求是的态度，尊重物理规律，不随意简化条件或忽略关键因素，树立正确的科学价值观。 3. 关注生活中如交通事故、自动伞开合、传送带运输等涉及动量与能量转换的实际案例，理解物理知识在科技发展和社会生活中的广泛应用，增强社会责任意识。 教学重点 1. 掌握动力学三大观点的基本内容及其适用条件，能够在具体问题中准确判断应采用哪种观点进行分析。 2. 能够在多过程、多物体的综合性动力学问题中，合理划分研究阶段，正确选取研究对象，灵活组合使用三大观点完成全过程分析与计算。 教学难点 1. 对于包含非弹性碰撞、摩擦生热、弹簧储能等多种能量转化形式的系统，难以准确判断机械能是否守恒，导致错误选用能量守恒定律。 2. 在涉及多个连续碰撞或周期性运动的问题中，学生往往缺乏归纳意识，无法从个别过程推广到一般规律，进而求解最终状态。 教学方法 议题式教学法、情境探究法、讲授法、合作学习法 教具 多媒体课件、实物投影仪、白板、激光笔、滑块与轨道演示装置、动画视频资源 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，引入课题 一、情境导入：自动雨伞的物理奥秘 （1）播放视频，激发兴趣 教师播放一段自动雨伞开伞过程的慢动作视频，重点展示伞骨瞬间弹起、滑套沿主杆快速上升并触发锁定机构的过程。提问：“这个看似简单的开伞动作背后，隐藏着哪些物理原理？如果我们要定量计算伞骨上升的高度，应该从哪个角度入手？” 引导学生思考：整个过程涉及滑块上滑、碰撞、整体跃起等多个阶段，每个阶段的主导因素不同——上滑阶段有摩擦力做功，碰撞瞬间时间极短可忽略外力，跃起后为竖直上抛运动。 （2）引出主题，明确目标 教师指出：“这正是我们今天要深入探讨的主题——如何综合运用‘动力学’‘能量’‘动量’三大观点来解决复杂的动力学问题。”强调高三复习阶段必须具备“观点选择”的意识，不能盲目套公式。 展示本节课的学习目标：掌握三大观点的内容与适用条件；学会根据问题特征选择最优解法；提升综合分析能力。 （3）回顾旧知，搭建桥梁 教师提问：“请同学们回忆一下，我们在必修一和必修二中学过的解决动力学问题的主要方法有哪些？” 待学生回答后，教师系统梳理： ① 动力学观点：以牛顿第二定律为核心，结合匀变速直线运动公式，适用于已知加速度或需分析瞬时状态的情形。 ② 能量观点：包括动能定理（单个物体）和机械能守恒定律（系统无耗散力做功），适用于涉及位移、速度变化但加速度变化的问题。 ③ 动量观点：包括动量定理（冲量引起动量变化）和动量守恒定律（系统不受外力或合外力为零），特别适合处理碰撞、爆炸、打击等短暂相互作用过程。 通过PPT动态呈现三类观点的知识网络图，帮助学生建立结构化认知。 1. 观看视频，联系生活经验，思考开伞过程中的物理现象。 2. 回答教师提问，积极参与课堂互动，回忆已有知识体系。 3. 听讲并记录本节课的学习目标，明确学习方向。 4. 参与知识回顾，口头回答三大观点的基本内容，巩固基础概念。 二、典例剖析，深化理解 二、精讲例题：层层递进，掌握规律 （1）例1解析：自动雨伞模型（完全非弹性碰撞） 教师出示【例1】 【例1】某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10 m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为1 N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m＝0.2 kg，滑杆的质量M＝0.6 kg，A、B间的距离l＝1.2 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。求： (1)滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2； (2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1； (3)滑杆向上运动的最大高度h。 第一步：分析静止状态下的受力。 提问：“初始时滑块和滑杆静止，桌面对滑杆的支持力等于什么？” 引导学生画出整体受力图，得出N1＝(m＋M)g＝8 N 第二步：分析滑块上滑过程中的支持力变化。 提问：“当滑块向上滑动时，它受到滑杆向下的摩擦力f=1N，根据牛顿第三定律，滑块对滑杆的作用力方向如何？” 学生回答后，教师强调反作用力方向向上，因此滑杆受到一个向上的摩擦反力f′=1N，导致桌面支持力减小。 列出平衡方程：N2＝Mg-f'＝5 N 第三步：求碰撞前滑块的速度v₁。 提问：“滑块从A到B的过程中，哪些力做功？能否用动能定理？” 引导学生分析重力mg向下、摩擦力f也向下，二者均做负功。 写出动能定理表达式：-mgl-fl＝m-m 代入数据解得v1＝8 m/s 第四步：求碰撞后系统的最大高度h。 提问：“碰撞过程持续时间极短，能否忽略重力影响？系统动量是否守恒？” 引导学生判断：内力远大于外力（重力），动量近似守恒。 取向上为正方向，列动量守恒方程：mv1＝(m＋M)v 解得共同速度v=2m/s。 碰撞后整体做竖直上抛运动， 由动能定理：-(m＋M)gh＝0-(m＋M)v2→h＝0.2 m。 总结：此题体现了“分段分析+观点切换”的典型思路——第一段用动能定理（能量观点），第二段用动量守恒（动量观点），第三段用动能定理或运动学公式（动力学观点）。 （2）例2解析：传送带与弹簧系统的能量转化 教师出示【例2】 【例2】为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R＝0.4 m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数k＝100 N/m的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m＝0.12 kg的滑块a以初速度v0＝2 m/s从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞(时间极短)。已知传送带长L＝0.8 m，以v＝2 m/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，其他摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能Ep＝kx2(x为形变量)，重力加速度g取10 m/s2。 (1)求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN； (2)若滑块a碰后返回到B点时速度vB＝1 m/s，求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能ΔE； (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Δx。 第一问：求滑块a到达F点的速度vF和支持力FN。 引导学生分析：从D到F只有重力做功（传送带部分因速度相同无相对滑动，摩擦力不做功），故可用机械能守恒。 列出方程：mg·2R＝m-m→vF＝10 m/s 在F点受力分析：支持力FN向上，重力mg向下，合力提供向心力。 FN-mg＝m →FN＝31.2 N 第二问：求a、b碰撞中损失的机械能ΔE。 已知a返回B点时速度vB＝1 m/s，说明其经历了减速过程。 引导学生逆向分析：从B到D，先经传送带（有摩擦），再经圆弧上升。 列出动能定理：-mg·2R-μmg·L＝m-m 解得碰后a的速度大va＝5 m/s。 碰撞过程动量守恒：mvF＝-mva＋3mvb → vb＝5 m/s 计算前后动能之差：ΔE＝m-m-×3m ΔE＝0，为弹性碰撞。 第三问：若a粘住b，求弹簧最大与最小长度之差Δx。 碰撞后ab共速，速度v满足：mvF＝4mv→v＝2.5m/s 此后压缩弹簧，当c开始运动时，系统继续压缩直至共速v′。 动量守恒：4mv＝6mv' → v'＝ m/s 能量守恒：×(m＋3m)v2＝×(m＋3m＋2m)v'2＋k →x1＝0.1m 由于振动对称，最大伸长也为0.1m，故Δx＝2x1＝0.2 m 总结：本题突出“能量守恒”与“动量守恒”的联合使用，尤其注意传送带无相对滑动时不耗能这一隐含条件。 1. 阅读例题，理解题意，尝试独立分析各阶段物理过程。 2. 回答教师提问，参与公式推导，动手演算关键步骤。 3. 记录教师讲解的重点思路与解题模板，整理笔记。 4. 小组讨论不同观点的选择依据，比较解法优劣。 三、归纳提炼，构建模型 三、规律总结：三大观点选用原则 （1）系统归纳选用策略 教师引导学生共同总结以下五大选用原则： ① 若问题关注某一时刻的加速度或力的瞬时关系，优先使用牛顿第二定律。 ② 若研究对象受变力作用且涉及时间累积效应（如冲量），优先使用动量定理。 ③ 若研究对象受变力作用且涉及空间累积效应（如做功），优先使用动能定理。 ④ 若系统内存在强烈内力（碰撞、爆炸），且外力可忽略，则优先使用动量守恒定律。 ⑤ 若系统仅有保守力做功（如重力、弹力），无摩擦、空气阻力等耗散力，则优先考虑机械能守恒。 特别提醒：当出现“相对位移”“摩擦生热”“绳绷紧”“完全非弹性碰撞”等情况时，机械能一定不守恒，但动量可能守恒。 （2）数列法在动力学中的应用 教师引入【例3】 【例3】如图，半径为R的四分之一光滑圆弧与足够长的光滑水平轨道平滑连接(圆弧轨道最低点与水平轨道相切)，在水平轨道上等间距的静止着质量均为3m的n个小球，编号依次为1、2、3、4…n，整个轨道固定在竖直平面内，质量为m的小球A在圆弧最高点静止下滑，重力加速度为g，小球间均发生对心弹性碰撞，求： (1)小球A第一次与1号小球发生碰撞后瞬间，两个小球的速度大小； (2)第n号小球的速度大小； (3)1号小球的最终速度大小。 第一问：求A与1号球碰撞后的速度。 先由机械能守恒求A下落至底端速度：mgR＝m→v0＝ 由动量守恒：mv0＝mvA＋3mv1 由机械能守恒：mm×3m 联立解得：vA＝v0＝-，v1＝v0＝ 第二问：求第n号球的速度。 引导学生观察后续过程：1号球与2号球质量相等 3mv1＝3mv1'＋3mv2 ×3m×3mv1'2＋×3m 解得v1'＝0，v2＝（发生弹性碰撞后交换速度） 同理，2号与3号交换……直到第(n−1)号与n号碰撞，最终n号获得速度vn＝ 第三问：求1号球的最终速度。 提示：A球反弹后再次与1号球（此时已静止）发生第二次碰撞，每次碰撞后A速度反向且大小减半。 经过n次碰撞后，A的速度为v＝，而1号球最后一次被撞击后的速度取决于最后一次碰撞的结果。 利用数列归纳法得出通项公式，体现物理与数学的深度融合。 1. 跟随教师归纳三大观点的选用条件，做好分类笔记。 2. 理解数列法在连锁碰撞问题中的应用逻辑。 3. 尝试独立推导弹性碰撞速度表达式，强化记忆。 4. 提出疑问，参与课堂答疑互动。 四、迁移应用，巩固提升 四、课堂练习：实战演练，内化能力 （1）布置练习题 教师投影两道变式训练题： 【变式1】将例1中“完全非弹性碰撞”改为“弹性碰撞”，其他条件不变，求滑杆上升的最大高度。 【变式2】在例2基础上增加一道题：若传送带逆时针转动，滑块a仍以v₀=2m/s进入，求其到达F点的速度。 要求学生限时8分钟完成，两人一组合作解答。 （2）巡视指导，反馈纠正 教师巡视各小组解题情况，重点关注： ① 是否正确判断碰撞类型对动量与能量的影响； ② 是否遗漏传送带方向改变带来的相对运动与摩擦力方向变化； ③ 是否规范书写解题步骤，标注研究对象与过程。 对典型错误进行现场点评，如误认为弹性碰撞后滑块反弹速度仍为8m/s而未考虑滑杆反冲等。 （3）集体讲评，拓展延伸 邀请两名学生上台展示解法，教师补充完善。 对于变式1，强调弹性碰撞需同时满足动量守恒与机械能守恒，列出两个方程求解各自速度，再分别分析后续运动。 对于变式2，指出逆时针转动时滑块相对传送带向右滑动，摩擦力向左做负功，需重新计算动能变化。 最后强调：高考命题常在经典模型基础上进行微调，学生必须具备“变中抓不变”的核心能力。 1. 独立或合作完成变式练习，积极讨论解题思路。 2. 主动请教老师或同学，纠正思维偏差。 3. 上台展示解题过程，接受师生评价。 4. 听取讲评，反思自身不足，完善解题策略。 板书设计 教学反思 1. 本节课通过“自动雨伞”这一生活化情境成功激发了学生兴趣，实现了从生活走向物理的课程理念。但在例题讲解节奏上略显紧凑，部分基础薄弱学生反映信息量过大，未来可考虑拆分为两课时，第一课时侧重基础建模，第二课时专攻综合应用。 2. 在小组合作环节，虽然设置了讨论任务，但个别小组流于形式，未能真正展开深度交流。今后应加强合作规则的设计，如设定角色分工（记录员、发言人、检查员），并引入小组互评机制，提高协作实效性。 3. 数列法的应用对学生数学能力要求较高，部分学生难以理解“无限次碰撞后速度趋于零”的极限思想。建议后续补充一道阶梯式递进练习题，帮助学生逐步建立归纳思维，也可借助GeoGebra软件动态演示碰撞序列，增强直观感知。 学科网（北京）股份有限公司 $