1.5牛顿运动定律及其应用（同步课件）-【中职专用】高中物理《上好课》（高教版2023·通用类）

主题一 运动和力 第五节 牛顿运动定律及其应用 “十四五”职业教育国家规划教材 高等教育出版社 《物 理》通用类 1 content 目录 01 02 03 04 惯性定律 - 运动的"惰性"之谜 加速度定律 - 力与运动的"遥控器" 作用反作用定律 - 力的"双胞胎"特性 综合应用 - 破解生活中的运动谜题 2 "从苹果落地到火箭升空——解读物体运动的终极密码" 3 本节学习目标 ①物理观念：通过实验观察理解牛顿三定律，建立力与运动的关系 ②科学思维：掌握用F=ma分析实际问题，培养建模和推理能力 ③科学探究：通过"探究加速度与力、质量的关系"体验控制变量法 ④态度责任：运用定律分析交通安全问题，培养社会责任意识 4 本节重难点 教学重点： 1. 牛顿第二定律F=ma的理解与应用 2. 作用力与反作用力的关系 教学难点： 1. 惯性的理解与应用 2. 平衡力与相互作用力的区分 突破策略： 1.用"硬币落杯"实验展示惯性 2.用"人体推手"游戏体验作用反作用 5 课堂导入-情景设问 "为什么急刹车时身体会前倾？" "为什么瘦子比胖子更容易被拉动？" "为什么火箭能在太空真空中飞行？" “这些问题的答案，都藏在牛顿运动定律中！" 6 牛顿第一定律-历史回眸 "从亚里士多德到牛顿——人类认识运动的千年历程" 亚里士多德认为“力维持运动”且重快轻慢 伽利略以理想实验推翻权威、提出“力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因” 牛顿则集大成建立三大定律与万有引力，完成人类从哲学思辨到数学化自然科学的飞跃。 7 伽利略理想实验 伽利略设计了一个如图所示的对接斜面的理想实验,推翻了亚里士多德的观点。 理想实验也叫假想实验或者思想实验，它以真实的科学实验为基础，以逻辑法则为依据，用思维来展开实验过程。它具有实际物理实验的一些特点，又不同于实际实验。它也是科学研究中常用的一种逻辑思维方法。 8 牛顿第一定律-概念解析 一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律。 由于物体总保持原来运动状态的性质称为惯性，因此，牛顿第一定律又称为惯性定律。 惯性的大小只和质量有关，质量越大，惯性越大。 9 趣味实验 "抽纸实验"：快速抽出压在哑铃下的纸张 为什么快速抽出纸张时，哑铃的位置没有变化？ "硬币落杯"：在杯口横放一张扑克牌，扑克牌上放上一枚硬币。弹走扑克牌，硬币落入杯中 弹走扑克牌，硬币为什么会向下落入杯中？ 10 小组活动："寻找身边的惯性现象" 任务：2分钟讨论，列举生活中5个惯性实例 展示：各组分享最有趣的发现 惯性现象大发现 车子一停人往前， 突然起步往后颠。 纸片快抽铁块稳， 扑克弹飞硬币悬。 物体都有惯性在， 不动不变是常态。 惯性顺口溜： 安全课堂：开车要系安全带，防止惯性带来的伤害。 11 控制变量法： 质量相同时，研究a与F关系 数据记录：表格展示实验数据 牛顿第二定律-探究实验 实验演示："探究加速度与力、质量的关系" 结论得出：在大量实验的基础上，可以归纳出：质量相同的物体，加速度与其所受的外力成正比。即a∝F 12 控制变量法： 受力相同时，研究a与m关系 数据记录：表格展示实验数据 牛顿第二定律-探究实验   实验演示："探究加速度与力、质量的关系" 13 思维与方法 :转换法、控制变量法 以上实验中，为了研究加速度与外力和质量的关系，先控制质量不变，研究加速度与外力的关系，再控制外力不变，研究加速度与质量的关系，运用的就是控制变量法。 由于加速度是一个较难测量的物理量，因此本实验巧妙运用转换法，用测量物体的位移之比代替测量物体的加速度之比，进而揭示出物体加速度与外力之间的关系。 14 牛顿第二定律   加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。 15 ​​公式：F = ma 符号意义： F：合外力（N） m：质量（kg） a：加速度（m/s²） 单位关系：1N = 1kg·m/s² F=ma-公式解读 记忆口诀："力等于质量乘加速度，牛顿定律要记住" 16 定律应用-实例分析 人们在实践中发现，物体的加速度不仅与其所受外力有关，还与其质量有关。 案例1：推购物车 ➤空车轻轻推就走（m小，a大） ➤满载要用大力推（m大，a小） 案例2：汽车加速 ➤油门踩得深，加速快（F大，a大） ➤载重多时加速慢（m大，a小）​​​​ 如果物体受到外力作用，物体的运动状态必将改变。物体运动状态发生改变时，会产生加速度，因此也可以说，力是使物体产生加速度的原因。 17 动手计算-基础应用 示例：质量为2kg的物体，受6N的力，求加速度 学生练习： 1. 质量5kg，受力10N，求a 2. 质量0.5kg，产生4m/s²加速度，求F 18 动手计算-巩固提升 示例 冰壶吊车要在10 s内将地面上的货物吊到10 m高的楼顶，货物的质量是2.0×103 kg，假设货物被匀加速吊起，问吊车缆绳对货物的拉力是多少？ 分析 本题以货物为研究对象，先分析其运动情况：已知货物向上做匀加速直线运动，而且v0 = 0，t = 10 s，s = 10 m，因此可以利用匀变速直线运动的位移公式，求出加速度的大小。 19 动手计算-巩固提升 再分析货物在运动过程中的受力情况：货物受到两个力的作用，竖直向上的拉力 F 和竖直向下的重力G，如右图所示。由于已知货物的质量 m，因此可以求出重力G。 最后应用牛顿第二定律，求解拉力F的大小。在应用牛顿第二定律解题时，由于力、加速度都是矢量，因此在计算时要选择一个正方向。本题选货物的运动方向为正方向，则货物所受的拉力 F 为正值，重力G为负值。由于加速度的方向与正方向相同，因此加速度的数值也为正值。 G F 20 动手计算-巩固提升 解 由匀变速直线运动的位移公式及v0 = 0，得 选竖直向上为正方向，根据对货物的受力分析，利用牛顿第二定律： F合 = F－G = ma m/s2 = 0.20 m/s2。 F = G + ma = mg + ma =（2.0×103×9.8 + 2.0×103×0.20）N = 2.0×104 N 21 牛顿第三定律-概念引入 互动游戏："人体推手" 两位同学面对面站立，互相推手 感受推别人时自己也被推 发现：力的作用是相互的 22 作用力与反作用力 特点： 同时产生、同时消失 性质相同 作用在不同物体上 定义：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上  案例1：走路     脚向后推地，地向前推脚    案例2：划船     桨向后推水，水向前推船    案例3：火箭发射     向下喷气，气体向上推火箭 23 作用力与反作用力、平衡力 特点 平衡力 作用力与反作用力 作用物体 作用于同一物体 作用于不同物体上 性质 力的性质不同 力的性质相同 时间 不一定同时产生、同时消失 同时产生、同时消失 24 趣味抢答-定律猜谜 谜语1："我推你，你推我，力气相等方向反"（打一定律） 谜语2："动者恒动，静者恒静，要改变，请用力"（打一定律） （答案：牛顿第三定律） （答案：牛顿第一定律） 25 定律应用-交通安全 案例1：为什么系安全带？ 急刹车时，惯性使身体继续前进 安全带提供阻力，保护乘员 案例2：为什么保持车距？ F=ma，质量大惯性大 刹车需要更长时间和距离 26 定律应用-体育运动 案例3：滑冰 向后蹬冰，获得向前的推力 案例1：跳远 起跳时用力蹬地，获得反作用力 案例2：打网球 球拍对球的作用力决定球的加速度 27 实验探究-制作水火箭 原理：牛顿第三定律 材料：塑料瓶、水、打气筒 步骤： 1. 瓶中装水 2. 用塞子密封 3. 打气加压 4. 释放后观察反冲运动 安全提示：在开阔场地进行，注意安全 28 失重和超重 在吊车向上加速吊起货物时，缆绳对货物的拉力超过货物的重力，这种现象称为超重。与此相反，当吊车向下加速放下货物时，缆绳对货物的拉力将小于货物的重力，这种现象称为失重。 在火箭发明之前，有人曾设想用一门巨型大炮将宇宙飞船发射到月亮上去。这种想法很有创意，但实际上却是不可能的，因为飞船中的乘客在被发射出去时将经历一个超强的加速过程，从而产生强烈的超重现象，会让他们瞬间失去生命。 29 课堂练习 关于惯性，下列说法正确的是（ ） A. 速度大的物体惯性大 B. 质量大的物体惯性大 C. 静止的物体没有惯性 D. 太空中的物体没有惯性 （答案：B） （答案：2N） 2. 质量为2kg的物体，在水平面上受6N的拉力，产生2m/s²的加速度，求摩擦力大小 3.分析游泳时涉及到的牛顿定律 （小组讨论2分钟，派代表回答) 30 课后作业-基础题 1. 教材课后练习题 2. 列举生活中体现三个定律的实例各3个 31 课后作业-实践题 【生活中的牛顿定律】 任务1：拍摄一段视频，展示生活中的惯性现象 任务2：用F=ma分析一个体育动作 要求：提交视频和分析报告 32 拓展延伸-现代应用 案例1：汽车安全系统设计 案例2：航天器轨道控制 案例3：机器人运动控制 思考：牛顿定律在现代科技中的新发展 33 牛顿名言："如果说我看得比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上" 课程寄语："掌握运动定律，理解万物之理" 34 谢谢观看 35 $