4.5 牛顿第二定律及其应用-连接体问题 教学设计 - 2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

牛顿第二定律的应用——连接体问题 一、教学目标 1.物理观念：理解连接体、外力、内力的基本概念，知道连接体系统一般具有共同加速度。 2.科学思维：熟练运用整体法与隔离法分析连接体受力，规范推导绳拉力、弹力、摩擦力等内力。 3.科学探究：通过多情景对比，归纳连接体内力通用规律，建立连接体物理模型。 4.科学态度与责任：体会物理规律的简洁性与普适性，能用规律快速、准确解决典型考题。 二、教学重难点 1.重点：整体法与隔离法的使用；连接体内力公式推导与应用。 2.难点：双外力（同向 / 反向）下内力计算；多物体连接体内力判断。 三、教学方法 讲授法、例题驱动法、对比归纳法、讲练结合法。 四、教学过程 （一）新课导入（3 分钟） 情景展示：光滑水平面上两物体用轻绳连接，在拉力下一起加速运动。 提出问题：多个物体连在一起运动，如何用牛顿第二定律求解内力？ 引出课题：牛顿第二定律的应用 —— 连接体问题。 （二）核心概念与方法（3 分钟） 1.连接体 两个或两个以上物体组成、具有相同加速度的系统。常见形式：绳连接、杆连接、叠放、并排接触。 2.外力与内力 （1）外力：外界对系统的作用力（拉力、重力、摩擦力、支持力）。 （2）内力：系统内部物体间的相互作用力（绳拉力、弹力、静摩擦力）。 3.基本处理方法 （1）整体法：把系统看成一个整体，求加速度。 （2）隔离法：单独分析某一物体，求内力。 （三）典型例题精讲（20 分钟） [例题1]如图，水平面光滑，质量为，水平向右拉力为F，一起向右匀加速直线运动。试求间绳子的拉力T的大小？ · 整体： · 加速度： · 隔离B： [例题2] 如图，水平面粗糙，与地面间的动摩擦因数均为，质量为，水平向右拉力为F，一起向右匀加速直线运动。试求间绳子的拉力T的大小？ · 整体： · 隔离B： 结论： 规律：T与地面摩擦无关！ [例题3] 如图，倾角为的粗糙斜面固定在水平地面上，与斜面间的动摩擦因数均为μ，质量为，现用平行斜面方向拉力F使一起沿斜面向上做匀加速直线运动。试求间绳子的拉力T的大小？ 结论： 规律：与斜面、摩擦均无关，只由质量分配决定！ [例题4] 如图，质量为，竖直向上拉力为F，一起向上匀加速直线运动。试求间绳子的拉力T的大小？（忽略空气阻力作用） 结论： （四）规律归纳（3分钟） 1.单拉力通用口诀 一分为二定远近， 与摩擦、斜面、竖直 / 水平均无关。 [例题5] 如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为和，拉力和方向相反，与轻线沿同一水平直线，且>。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T。 · 整体： · 隔离： [例题6] 如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为和，拉力和方向相同，与轻线沿同一水平直线，且>。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T。 · 整体： · 隔离： 2.双外力通用规则 反向：外力相加；同向：外力相减；公式： 使用注意 · 必须满足加速度相同； · 选择题可直接用公式；计算题必须写整体+隔离步骤； · 内力可以是拉力、弹力、静摩擦力； （5） 课堂练习（7 分钟） [练习1]（多选）如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是（　 　） A．由右向左，相邻两块木块之间的相互作用力依次变小 B．由右向左，相邻两块木块之间的相互作用力依次变大 C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6F D．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F [练习2]如图所示，物体A重20N，物体B重5N，不计一切摩擦和绳的重力，g取10m/s2．当两物体由静止释放后，物体A的加速度与绳子上的张力分别为（ ） A.6m/s2、8N B. 8m/s2、8N C.8m/s2、6N D.6m/s2、9N [练习3] 如图所示，甲、乙两只小猴子一开始站在地面上各握轻绳的一端，现甲用力向上攀爬，乙紧握绳子不攀爬，不计滑轮摩擦和空气阻力，一段时间后（ ） A. 由于甲用力向上攀爬，乙只是紧握绳子未攀爬，则甲先到达滑轮 B. 若甲比乙力气大，甲先到达滑轮 C. 若甲比乙轻，甲先到达滑轮 D. 两只小猴子有可能同时到达滑轮 [练习4] 在探究加速度、力和质量的关系实验中，为什么当m的质量远远小于M的质量时，可以用mg代替绳上的拉力？ [练习5] 如图所示，水平面上叠放质量分别为的两个物体，重力加速度为g。现用水平拉力F使保持相对静止一起加速运动，B受到地面的滑动摩擦力为，则间的摩擦力大小f是多少？ [练习6] 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、3m的两个物体，间的最大静摩擦力为，现用水平拉力F拉B，使以同一加速度运动，则拉力F的最大值为（　　） A．2 B． 3 C．4 D．5 （六）课堂小结（2 分钟） 1.一个模型：连接体（共加速度） 2.两种方法：整体求a，隔离求T 3.一条规律： 4.两类外力：同向相减，反向相加 （七）作业布置 1.整理所有例题推导过程，规范书写步骤。 2.完成连接体专项练习题。 五、板书设计 连接体问题 一、概念：连接体、外力、内力 二、方法：整体→a；隔离→T 三、规律：单拉力：（与摩擦无关） 双外力：反向相加，同向相减 四、应用：选择速解，计算规范 六、教学反思 （一）学生对整体法与隔离法的掌握情况： 整体来看，应用能力呈现明显分层，整体掌握水平有待提升。具体表现为：多数学生能够区分两种方法的基本定义，知道“整体法是将多个物体视为一个整体分析受力，隔离法是将单个物体从系统中分离出来单独分析”；在简单场景（如两个物体静止、匀速直线运动，受力情况单一）中，约60%—70%的学生能够正确选择并运用方法解题；但在复杂场景（如多个物体加速运动、存在内力作用、临界状态）中，仅有33%左右的学生能够灵活切换两种方法，大部分学生存在方法选择失误、应用不规范等问题。 （2） 双外力公式理解与应用情况： 学生对双外力公式的表层记忆较为扎实，综合应用水平有待提升。具体表现为：绝大多数学生能够准确背诵双外力公式的表达式（如F合=F1±F2，根据外力方向异同判断加减），知晓公式的基本用途；在简单场景（如两个外力方向相反、共线，物体处于静止或匀速直线运动状态）中，约70%的学生能够代入公式进行基础计算；但在复杂场景（如外力不共线、物体处于变速运动状态、存在分力分解）中，仅有25%-35%的学生能够灵活运用公式，大部分学生存在公式理解偏差、应用场景判断失误、计算不规范等问题。 （三）改进措施： 1.学生对整体法与隔离法的掌握处于“基础达标、进阶不足”的状态，基础场景应用无明显问题，但复杂场景下的方法选择、灵活应用及步骤规范性仍需加强。后续教学中，需重点强化“内力与外力的判断”“方法选择的技巧”“复杂场景的拆分训练”，结合典型例题，引导学生总结两种方法的适用场景与解题步骤，通过分层练习，逐步提升学生的应用能力，帮助学生突破思维定式，做到灵活运用、规范解题。 2.学生对双外力公式的掌握处于“记忆扎实、理解肤浅、应用局限”的状态，简单场景下的基础应用无明显问题，但复杂场景下的理解深度、场景判断及综合应用能力仍需加强。后续教学中，需重点强化“公式推导逻辑”“适用条件辨析”“复杂场景拆分”，结合力的分解、牛顿运动定律等基础知识点，通过典型例题引导学生总结公式的应用技巧，规范计算步骤；通过分层练习，逐步提升学生对不共线、变速运动等复杂场景的处理能力，帮助学生从“记住公式”向“理解公式、灵活用公式”转变，提高解题的准确率与规范性。 学生对双外力公式的掌握处于“记忆扎实、理解肤浅、应用局限”的状态，简单场景下的基础应用无明显问题，但复杂场景下的理解深度、场景判断及综合应用能力仍需加强。后续教学中，需重点强化“公式推导逻辑”“适用条件辨析”“复杂场景拆分”，结合力的分解、牛顿运动定律等基础知识点，通过典型例题引导学生总结公式的应用技巧，规范计算步骤；通过分层练习，逐步提升学生对不共线、变速运动等复杂场景的处理能力，帮助学生从“记住公式”向“理解公式、灵活用公式”转变，提高解题的准确率与规范性。 学科网（北京）股份有限公司 $