6.牛顿运动定律的应用（表格式教学设计）物理教科版2019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，通过太空测质量视频导入，衔接牛顿第二定律，以列车刹车、轿车刹车例题对比两类动力学问题思路，搭建理论到实际应用的学习支架。 特色在于情境化教学，结合轿车刹车、交通事故等实例，通过模型建构拆分复杂运动，科学推理串联受力分析与运动规律，培养科学思维与运动相互作用观念，为教师提供核心素养落地案例及分层练习，助力学生解决实际问题能力提升。

第6节 牛顿运动定律的应用 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第6节 牛顿运动定律的应用 教学 目标 物理观念 通过两道例题,引导学生对比两种处理问题的思路,培养学生自主归纳利用牛顿运动定律解决两类问题的主体思路,从而提升运动与相互作用的物理观念。 科学思维 通过观察刷冰运动员的刷冰运动,能从受力的角度合理地预测摩擦力的变化情况,从而将一个完整复杂的冰壶运动合理地拆分为多过程的物理情境问题,逐步提升学生的科学思维。 科学探究 通过对冰壶和滑雪两个现实情境的分析,引导学生对于解决问题的过程提出合理的物理问题,并基于证据进行合理的解释,提升学生在科学探究过程中的问题意识、证据意识和解释物理问题的能力。 科学态度 与责任 通过应用实例,体会牛顿运动定律对社会发展的影响,逐步形成科学解决问题的意识,提升学生的科学态度与责任。 教学 重难点 1.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁(重点)。 2.熟练掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的思路和方法(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：播放视频。根据所学知识，你能设计出一种在太空中测量质量的方法吗? 学生观看视频，思考并回答问题。 新课讲授 一、用动力学方法测质量 教师：思考：列车运行的速度为v，进站时做匀减速直线运动,刹车距离为s。若列车牵引力为F，阻力为f，计算列车的质量为多少? 学生：根据0−v2=−2as,F−f=ma,得 m=2s(F−f)/v2 。 教师：还可以用动力学方法测质量。 由牛顿第二定律F＝ma可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。 小组合作，解决问题。 新课讲授 二、从受力确定运动情况 教师：【例1】一辆轿车正在以15 m/s的速度匀速行驶，发现前方有情况，紧急刹车后车轮抱死，车轮与地面的动摩擦因数为0.71。取 g ＝10 m/s2。 （1）车轮在地面上滑动时，车辆的加速度是多大？ （2）车轮抱死后，车辆会滑行多远？ 提问1：要求轿车的加速度，需要知道哪些物理量？ 学生：轿车所受到的合力和质量。 提问2：如何求得合力？ 学生：先受力分析，再合成、分解。 提问3：本问题中质量不知道，怎么办？ 学生：先假设出质量m，列式子求解，质量会被约分消掉。 请同学们，根据刚才的分析，完成解答。 学生：（1）受力分析，如图所示： 轿车竖直方向受力平衡：FN＝mg 根据滑动摩擦力公式，得 根据牛顿第二定律，有 （2）运动分析，如图所示： 根据匀变速运动规律，有 得 学生思考并解答问题。 新课讲授 三、从运动情况确定受力 教师：【例2】汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是17.2 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？取 g＝10 m/s2。 学生：受力分析，如图所示： 由运动学公式： 得 根据滑动摩擦力公式： 根据牛顿第二定律，有： 得 学生完成例题解答。 课 堂 练 习 1.刹车痕迹是交警判断交通事故中汽车是否超速的重要依据之一，在一次交通事故中，货车司机看到前方道路上突然窜出一头耕牛时紧急刹车，但还是发生了事故．交警在现场量得货车的刹车痕迹长为15 m，已知货车车轮与地面间的动摩擦因数是0.6，请你帮助交警计算货车的初速度大约为(　　) A．40 km/h B．50 km/h C．60 km/h D．70 km/h 答案　B 解析　货车刹车时受地面的摩擦力，由牛顿第二定律得－μmg＝ma，解得a＝－μg＝－6 m/s2，由运动学规律x＝，将v＝0，a＝－6 m/s2，x＝15 m代入可解得v0≈13.4 m/s≈48 km/h，约为50 km/h，B正确． 2.车辆在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害．为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊如图所示．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为(　　) A．2 100 N B．6 000 N C．8 000 N D．1 000 N 答案　A 解析　从发生碰撞到车完全停止的1 s内，乘客的速度由30 m/s减小到0，视为匀减速运动，则有a＝＝－ m/s2＝－30 m/s2.根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的平均作用力F＝ma＝70×(－30) N＝－2 100 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反．所以选项A正确． 3.如图所示，质量为m＝3 kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s木块沿斜面上升4 m的距离，则推力F的大小为(g取10 m/s2)(　　) A．42 N B．6 N C．21 N D．36 N 答案　D 解析　因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mgsin θ＝μmgcos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x＝at2得a＝2 m/s2，由牛顿第二定律得：F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma，得F＝36 N，D正确． 课 堂 小 结 本节课通过两个真实的情境,引导学生选择研究顺序,构建理想的匀变速直线运动模型，提升了学生基于真实情境建立理想模型的科学思维能力。例1是从受力情况确定运动情况例2是从运动情况确定受力情况,通过这两个例题,引导学生经历选择研究对象、规范受力分析、讨论已有条件、得出最终结论的整个解题过程,逐步将利用牛顿第二定律解决问题的过程内化为学生自主的认知,从而培养了学生定量分析、讨论和解释的科学思维能力。 板 书 设 计 第6节 牛顿运动定律的应用 一、从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。 二、从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 牛顿第二定律具体、定量地给出了物体的加速度与它所受的力、加速度与物体的质量之间的关系,是牛顿物理学的核心内容。学生经历了本章前四节的学习,已经对牛顿运动定律有了整体的认知,并能使用牛顿运动定律解决简单的动力学问题。本节课通过两个具体的问题情境,引导学生结合运动学和静力学知识,从力和运动的关系角度,灵活地运用科学思维进行定量的分析、论证和解释,并能将牛顿运动定律内化至已有框架,统合力与运动的关系，进一步提升运动与相互作用的物理观念。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $