第五节 牛顿运动定律的应用（表格式教学设计）物理粤教版2019必修第一册

第五节 牛顿运动定律的应用（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第5节 牛顿运动定律的应用 教学 目标 物理观念 理解牛顿运动定律在解决实际问题中的作用，掌握运用牛顿第二定律分析物体受力与运动关系的基本方法。 初步建立“力与运动”相互联系的物理观念，能够解释生活中的相关现象。 科学思维 通过典型例题的分析，培养学生构建物理模型、进行逻辑推理和科学论证的能力。 学会从实际问题中抽象出物理问题，并运用数学工具进行定量计算。 科学探究 通过探究式学习，引导学生设计简单实验验证牛顿运动定律，提升实验设计与数据分析能力。 培养学生合作探究、反思与优化的科学探究习惯。 科学态度 与责任 激发学生对物理规律探索的兴趣，形成严谨求实的科学态度。 认识牛顿运动定律在科技发展中的应用，增强社会责任感。 教学 重难点 教学重点： 1. 牛顿第二定律的应用：受力分析与运动过程的结合。 2. 利用牛顿运动定律解决两类基本问题：已知受力求运动、已知运动求受力。 教学难点： 1. 受力分析的准确性及正交分解法的灵活运用。 2. 实际问题中物理模型的构建与数学工具的整合。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 1.创设情境：展为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 提问引导：“这些现象背后的物理规律是什么？如何用牛顿运动定律解释？” 2. 回顾旧知： 引导学生回顾牛顿三大运动定律的基本内容 强调牛顿第二定律的核心地位：F=ma 3. 提出挑战： "如何运用牛顿运动定律解决具体的实际问题？" 明确本节学习目标：掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本方法 观察实例，思考力与运动的关系 积极参与讨论，回顾牛顿运动定律内容 明确学习目标，产生解决问题的兴趣 通过生活实例激发学习兴趣，建立知识与实际问题的联系，为新课学习做好铺垫 新课讲授 一、受力分析与运动过程整合 1. 讲解牛顿运动定律的应用的两种基本思路： 展示"受力分析→牛顿第二定律→运动分析"的解题框架 强调研究对象选择的重要性 2. 示范受力分析： 以水平面上物体受拉力为例，详细演示受力分析步骤 讲解重力、弹力、摩擦力的分析方法 3. 引入正交分解法： 解释建立直角坐标系的原则 演示力的分解方法 学习记录分析框架 练习受力分析，绘制受力图 掌握正交分解法的基本步骤 帮助学生建立系统的解题思路，掌握基本分析方法 新课讲授 二、已知受力求运动 1. 例题讲解： 详细演示解题过程：受力分析→列方程→求解→运动分析 2. 方法总结： 强调解题步骤：确定对象→受力分析→建立坐标系→列方程→求解→讨论 3. 变式训练： 改变条件（如斜面情况），引导学生举一反三 跟随教师思路完成例题 记录解题步骤和方法要点 参与变式训练，巩固方法 通过典型例题，让学生掌握已知受力求运动的基本方法 新课讲授 三、已知运动求受力 1. 例题讲解： 演示逆向思维：运动分析→求a→受力分析→求F 2. 方法对比： 比较两类问题的异同点 强调运动学公式与牛顿定律的结合 3. 实践应用： 引导学生分析电梯超重、失重现象 学习逆向分析方法 完成相关计算练习 用所学知识解释生活现象 培养学生逆向思维能力，掌握第二类问题的解决方法 课 堂 练 习 一、单选题 1．如图，为某物流转运中心的快件传送装置，长度为L的水平传送带以恒定速度v匀速运行。一快件在t=0时刻以初速度v0滑上传送带，快件可视为质点，在快件到达传送带右端的过程中，快件运动的v−t图象可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB．根据图示可知，快件在t=0时刻以初速度v0小于传送带速度v，快件开始相对于传送带向左运动，所受滑动摩擦力方向向右，则快件开始向右做匀加速直线运动，当速度加速至与传送带速度相等时，开始做匀速直线运动，故AB错误； CD．根据图示可知，快件在t=0时刻以初速度v0大于传送带速度v，快件开始相对于传送带向右运动，所受滑动摩擦力方向向左，则快件开始向右做匀减速直线运动，当速度减速至与传送带速度相等时，开始做匀速直线运动，故C正确，D错误。 故选C。 2．图1所示为某超市的倾斜式自动人行道，将顾客随自动人行道上行的情境简化为图2所示的示意图。若运动过程中顾客与自动人行道始终保持相对静止，下列说法正确的是（　　） A．自动人行道减速向上运行的过程中，顾客一定受重力、支持力和静摩擦力 B．自动人行道减速向上运行的过程中，顾客受摩擦力方向一定沿人行道向上 C．自动人行道加速向上运行的过程中，顾客受到的支持力比匀速时小 D．自动人行道加速向上运行的过程中，顾客受到的摩擦力比匀速时大 【答案】D 【详解】AB．令人行道倾角为，若自动人行道减速向上运行的加速度大小为，对顾客进行分析，根据牛顿第二定律可知，此时顾客所受外力的合力 即合力等于重力沿人行道向下的分力，可知，此时顾客只受到重力和人行道支持力的作用，故AB错误； C．对顾客进行分析，其所受支持力 可知，不论自动人行道加速、匀速或减速向上运行，顾客受到的支持力大小均与其所受重力垂直于人行道的分力大小相同，故C错误； D．若自动人行道加速向上运行，对顾客进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 若自动人行道匀速向上运行，对顾客进行分析，根据平衡条件有 可知，顾客所受沿人行道向上的静摩擦力大于匀速时所受的摩擦力，故D正确。 故选D。 3．我国高铁技术处于世界领先水平。某列复兴号动车组由8节车厢组成，以1车在前、8车在后沿水平直轨道运行，其中2车和7车为动车，提供动力，其余为拖车，不提供动力。假设各节车厢质量及受到的阻力均相等，2车和7车提供的动力始终相同，则（　　） A．加速运行时，4车对5车有作用力 B．关闭动力滑行时，每节车厢之间均无作用力 C．匀速运行时，每节车厢之间均无作用力 D．匀速运行时，6、7车之间的作用力大于2、3车之间的作用力 【答案】B 【详解】A．设每节动车的牵引力为，每一节车厢的质量是，阻力为，加速运行时，有两节动力车厢，对整个动车组车进行受力分析得 对第5车到第8车进行受力分析得 联立解得即4车对5车的作用力为 故A错误； B．关闭动力滑行时，对整个动车组车进行受力分析得 设第车对余下车整体的作用力为，对余下整体进行受力分析得 联立解得 可知关闭动力滑行时，每节车厢之间均无作用力，故B正确； CD．匀速运行时，对整个动车组车进行受力分析得 以7、8两节车厢为整体，由平衡条件可得 以1、2两节车厢为整体，由平衡条件可得 对第1节车厢，由平衡条件可得 对5-8节车厢分析 可得，，, 匀速运行时，并不是每节车厢之间均有作用力，6、7车之间的作用力大小等于2、3车之间的作用力，故CD错误。 故选B。 二、多选题 4．如图所示，人重600N，木板重400N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为0.2，现在人用水平拉力拉绳，使他与木板一起向右以2m/s2匀加速运动，则（　　） A．人拉绳的力是200N B．人拉绳的力是100N C．人的脚给木板的摩擦力方向水平向右 D．人的脚给木板的摩擦力方向水平向左 【答案】AC 【详解】AB．以整体为研究对象，整体在水平方向受拉力和摩擦力，由牛顿第二定律可知 解得 故A正确，B错误； CD．以人为研究对象，人受拉力及摩擦力而向右以2m/s2匀加速运动， 解得摩擦力为负值，则摩擦力向左；而人对木板的摩擦力与木板对人的摩擦力大小相等，方向相反，故人的脚给木板的摩擦力方向水平向右，故C正确，D错误； 故选AC。 5．如图所示，质量为m的A物体和质量为2m的B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于2.5mg的恒力F向上拉B，运动距离h时B与A分离．则下列说法中正确的是（    ） A．B和A刚分离时，弹簧弹力为1.25mg B．B和A刚分离时，A、B间弹力为mg C．B和A刚分离时，A的加速度为0.25g D．弹簧的劲度系数等于 【答案】AC 【详解】ABC．B与A刚分离的瞬间，A、B仍具有相同的速度和加速度，且A、B间无相互作用力。对B分析知，B具有向上的加速度 解得 此时对A分析有 解得 且处于压缩状态， AC正确，B错误； D．B和A刚分离时，弹簧处于压缩状态，弹力大小为 原来静止时弹簧处于压缩状态，弹力大小为3mg，则弹力减小量 两物体向上运动的距离为h，则弹簧压缩量减小 由胡克定律得 D错误。 故选AC。 三、解答题 6．一速度为4 m/s的自行车，在水平公路上仅受地面阻力而匀减速滑行40 m，然后停止．如果自行车和人的总质量是100 kg ．求：自行车受到的阻力是多大？ 【答案】20 N 【详解】自行车做匀减速运动的加速度为： 根据牛顿定律可知自行车受到的阻力是： 7．如图甲所示，一物块质量为m=2 kg，以初速度v0=10 m/s从O点沿粗糙的水平面向右运动，同时受到一水平向左的恒力F作用，物块在运动过程中速度随时间变化的规律如图乙所示，求： （1）恒力F的大小及物块与水平面的动摩擦因数μ； （2）物块在4 s内的位移大小。 【答案】（1）7 N，μ=0.15 （2）6 m 【详解】（1）由图可知，0~2 s内，物体向右做匀减速直线运动，2 s~4 s内，物体向左做匀加速直线运动。0~2 s内，有 方向水平向左；2 s~4 s内，有 方向水平向左；由牛顿第二定律，得到 代入数据解得：F=7"N，μ=0.15； （2）依据图象可知，物体4 s内的位移 x=×2×10 m －×2×4 m =6m 8．如图，倾角θ=37°，足够长的粗糙斜面固定在水平面上。质量为2kg的木板B用平行于斜面的轻绳绕过光滑定滑轮与物块A相连。已知木板B与斜面间的动摩擦因数μ=0.25；重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，（假设A运动过程中不与地面或滑轮接触且B运动过程中始终不脱离斜面）。求： (1)当物块A质量多大时，木板B恰能沿斜面匀速下滑； (2)若物块A的质量为2kg，求绳子拉力的大小； (3)若物块A的质量为2kg，求木板B的加速度大小。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）当木板B恰能沿斜面匀速下滑时，对木板B由平衡条件得 对物块A由平衡条件得 解得 （2）若物块A的质量为2kg，因为 所以物块A拉着木板B一起加速运动，木板B由牛顿第二定律可得 对物块A由牛顿第二定律可得 联立解得绳子拉力的大小为 （3）由（2）问可得木板B的加速度大小 课 堂 小 结 板 书 设 计 第5节 牛顿运动定律的应用 作业 布置 1. 基础题：教材第85页练习第1、2题 巩固受力分析与牛顿第二定律的基本应用 2. 综合题： 设计一道与生活相关的物理问题，要求运用本节知识求解 写出详细的解题过程和分析思路 3. 拓展题： 查阅资料，了解牛顿运动定律在汽车安全设计中的应用 教学反思 本节课通过生活实例引入，成功激发了学生的学习兴趣。在教学过程中，注重建立系统的分析框架，通过两类典型问题的讲解，帮助学生掌握了应用牛顿运动定律解决问题的基本方法。学生在受力分析和正交分解法的运用上表现积极，能够较好地完成基础例题的计算。但在将实际问题转化为物理模型方面，部分学生仍存在困难，特别是在涉及多个物体相互作用的复杂情境中。探究实验设计环节有效地培养了学生的科学探究能力，但由于课堂时间限制，未能进行实际操作，建议在后续课程中安排实验课加以完善。整体来看，教学目标基本达成，学生能够运用所学知识解释简单的生活现象。今后需要设计更多层次分明的练习题，帮助学生逐步提升解决复杂问题的能力，同时加强理论知识与工程实践的联系，让学生更好地体会物理学的应用价值。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $