4.5牛顿运动定律的应用 课时2 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“牛顿运动定律的应用”核心知识点，围绕连接体模型、板块模型、临界极值问题三大典型应用展开。课堂导入通过回顾上节课牛顿运动定律的基础应用，自然过渡到本节课模型化问题的深入学习，搭建起从基础规律到综合应用的知识支架。 本资料以核心素养培养为鲜明特色，科学思维层面突出模型建构与科学推理，如连接体模型明确整体法与隔离法的适用条件，板块模型梳理速度、加速度、位移三大关系，临界极值问题归纳临界条件与极限法等解题策略，结合例题引导学生通过受力分析与运动过程拆解实现规律应用；科学探究环节通过“隔离物体有什么发现”等设问，推动学生主动思考物体间相互作用与运动状态关联，培养问题解决能力。内容结构清晰，每个模型包含定义、方法、例题及师生互动设计，教师可直接用于教学，助力学生形成“受力-运动-规律”的解题逻辑，高效落实物理观念与科学态度的培养。

人教版+必修第一册+第四章 第5节 第2课时 教学设计 课程 名称 牛顿运动定律的应用 课程类型 新授课 学科 物理 学生 分析 学生已经在第二节课通过实验，探究了加速度和力、质量的的关系，并且知道了加速度与力成正比关系；加速度与质量成反比的关系。但并没有建立起相应的定量等式关系，因此这节课对学生来说难度上不是太大，对学生来说难度不较大的是在牛顿第二定律的应用上。 教材 分析 本节是应用牛顿运动定律解决问题，综合了前面所学的基础知识和本章所学的基本规律，因此本节具有承上启下的作用。将牛顿运动定律的应用分为两种类型:一是从受力确定运动情况，即受力情况已知的条件下，判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。处理这类问题的基本思路是:先分析物体的受力情况求出合力，根据牛顿第二定律求出加速度，再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移等运动学量。二是从运动情况确定受力，即在运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下，求出物体所受的力。处理这类问题的基本思路是：首先分析清楚物体的运动学情况，根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律列方程求力。 教学目标与核心素养 一、教学目标 (1)能用牛顿运动定律解决多种模型问题:板块模型、连接体模型、临界极值问题等。 (2)掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况分析，然后用牛顿运动定律把二者联系起来。 (3)初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学知识解决实际问题的意识。 二、核心素养 1.物理观念 学生能够熟练运用牛顿运动定律(牛顿第一、第二、第三定律)解决力学问题。学生能够理解和运用运动学公式(如速度、位移、加速度的关系式)与牛顿运动定律相结合，解决综合问题。 2.科学思维： 通过对典型示例的分析、讨论过程，认识分析、归纳等科学方法，感受用牛顿运动定律解决实际问题的一般规律和方法。 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。 重点 应用牛顿运动定律解决实际问题 难点 牛顿三个定律的综合运用以及动力学的灵活应用。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 用时 导入 导入 【展示】教师简单介绍学习目标 教师：同学们好，回顾上节课，我们学习了牛顿运动定律的两种常见应用，本节课将继续深入学习几种模型题，帮助大家更好的理解牛顿运动定律。 学生了解本节课所学内容 为引入具体的内容做铺垫 2min 讲解 一、连接体模型 【过渡】首先来学习的事连接体模型 【讲解】老师讲解连接体模型相关内容 教师：我们要知道什么是连接体，他的常用解题方法有哪些 1.连接体：多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆连接)在一起构成的物体系统 2.整体法和隔离法 （1）整体法：当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体 （2）隔离法：当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来 3.内力和外力 （1）外力：系统外的物体对研究对象的作用力 （2）内力：系统内物体间相互作用力 4.常见模型 ①弹簧连接体②叠放连接体 ③轻绳连接体④轻杆连接体 老师：实践出真知，一起来看第一道例题 【展示】例题2并引导学生回答 【引导】教师：请同学们观察图片。此时物体A和B有什么特点？ 学生：A和B的速度是相等的 教师：很好，第一问应该用什么方法来求 学生：可以用整体法先研究受力，再将物体A隔离出来 教师：思路很清晰，第二问也可以用这样的步骤来进行解题。 【讲解】教师带领学生梳理分析过程，完整书写展示做题步骤 【总结】 学生观察图片并学习解决连接体模型题的基本思路的特点 学生思考并讨论 帮助学生学习这一类型题目的通用解法 教师带领学生学习探究从受力确定运动情况的实例分析 帮助学生按照合理的解题思路形成良好的解题习惯 12min 二、板块模型 【过渡】教师：我们再看第二种类型题，板块模型，先来看一下基本解题思路 【讲解】 1.模型概述 一个物体在另一个物体上，两者之间或有相对运动、或相对静止。 教师：在解题过程中，有这三个关系，需要我们关注。 2.速度关系：应注意当滑块与木板的速度相同时，摩擦力会发生突变的情况。 3.加速度关系：应注意找出滑块与木板是否发生相对运动等隐含条件。 4.位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中: （1）若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长； （2）若滑块和滑板相向运动，位移之和等于板长。 5.解题思路 明确各物体初始状态→隔离物体进行受力分析→找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系 【过渡】同样，来一道例题试试手吧！ 【展示】例题2并引导学生回答 【引导】教师引导学生分析例题2 教师提出问题：通过隔离物体，你有什么发现？ 学生回答：物块滑上木板后，物块做匀减速直线运动，物块滑上木板后，木板做匀加速直线运动。 教师：特别棒，这样就可以利用运动学公式和牛顿第二定律求出加速度a，有了加速度，第二问也就迎刃而解了 【讲解】教师带领学生梳理分析过程，完整书写展示做题步骤 学生学习板块模型类型题的解题思路 学生思考并讨论，学习解题方法 学生学习例题2类型题的常用解题方法 帮助学生遇到同类型题如何去解 锻炼学生的思考和表达能力 帮助学生按照合理的解题思路形成良好的解题习惯 12min 三、临界极值模型 教师：最后我们再来学习临界极值问题。 【讲解】教师讲解临界极值问题相关内容 1.常见的临界极值问题及其条件 （1）接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是弹力FN＝0 （2）相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值 （3）绳子断裂与松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力；绳子松弛的临界条件是FT＝0 （4）最终速度（收尾速度）的临界条件：物体所受合外力为零 教师：对于临界极值问题，有以下三种常用方法 2.常用解法 ①极限法②假设法③数学法 【过渡】来看下面这道例题 【展示】例题3并引导学生分析例题3 教师：AB分离前和分离后做什么运动？ 学生：分离前，重力不变，弹力在减小，整体做减速运动；分离后两物体做匀加速直线运动 教师：非常好，一起来写一下计算过程 【讲解】教师带领学生梳理分析过程，完整书写展示做题步骤 学生学习临界极值问题的解题思路 学生回答问题，记录做题步骤 帮助学生学会抽象实际问题、建立理想模型 帮助学生按照合理的解题思路形成良好的解题习惯 10min 练习（课堂） 练习 【过渡】接下来的时间请同学们独立完成课堂练习题，稍后我们进行讲解 例题1.(多选)两个叠放在一起的滑块，置于固定的、倾角为θ的斜面上，如图所示滑块A、B的质量分别为M、m、A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B 与A 之间的动摩擦因数为μ2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面上滑下，则滑块B受到的摩擦力( ) A.等于零 B.方向沿斜面向上 C.大小等于μ1mgcosθ D.大小等于μ2mgcosθ 例题2.如图所示，质量M＝8 kg的长木板放在光滑的水平面上，在长木板左端加一水平恒定推力F＝8 N，当长木板向右运动的速度达到1.5 m/s 时，在长木板前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m＝2 kg的小物块，物块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.2，长木板足够长。(g取10 m/s2) (1)小物块放在长木板上后，小物块及长木板的加速度各为多大？ (2)经多长时间两者达到相同的速度？ (3)从小物块放上长木板开始，经过t＝1.5 s小物块的位移大小为多少？ 例题3.如图所示，质量mB=2kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量 mA=lkg的小物块A，整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F，使其从静止开始以加速度a=2m/s2 做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数k=600N/m，g=10m/s2。以下结论正确的是( )(多选) A.变力F的最小值为2N B.变力F的最小值为6N C.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2m/s D.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为m/s 学生练习 巩固本节知识 5min 总结 小结 教师：大家来回顾一下本节课都学习了哪些内容 1、连接体模型 ①整体法 ②隔离法 2、板块模型 ①速度关系 ②加速度关系③位移关系 3、临界极值模型 ①极限法②假设法③数学法 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 3min 板书 一、连接体模型 1.连接体 2.整体法和隔离法 3.外力和内力 4.常见模型：①弹簧连接体②叠放连接体③轻绳连接体④轻杆连接体 二、板块模型 1.模型 2.三种关系：①速度②加速度③位移 3.解题思路：明确各物体初始状态→隔离物体进行受力分析→找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系 三、临界极值模型 1.常见临界极值问题及其条件 （1）接触与脱离的临界条件 （2）相对滑动的临界条件 （3）绳子断裂与松弛的临界条件 （4）最终速度（收尾速度）的临界条件 2.三种常用解法 （1）极限法（2）假设法（3）数学法 教学评价 1、 从物理学科特点出发，改善课堂教学方法； 2、 从学生的心理发展特征和本事基础出发，改善课堂教学方法； 3、 从教学关系出发改善课堂教学方法。 课后反思 学科网（北京）股份有限公司 $