4.5牛顿运动定律的应用 教学设计-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

课程名称

牛顿运动定律的应用

教师姓名

授课时长

40分钟

知识点来源

学科：物理　　年级：高一　　教材版本：人教版（2019）必修第一册

课题：第四章　运动和力的关系　第5节　牛顿运动定律的应用

知识点描述

桥梁作用：牛顿第二定律把“物体的受力情况”与“运动情况”联系起来，F=ma 是两类动力学问题之间的“桥”。

类型一·已知受力确定运动：受力分析→由F=ma求a→由运动学公式（v=v0+at、x=v0t+½at²、v²−v0²=2ax）求v、x等。

类型二·已知运动确定受力：由运动学公式求a→受力分析→用F=ma求力（如阻力、支持力），注意结合牛顿第三定律说明作用力方向。

多过程问题：物体受力变化则加速度变化，要分段分析；前一段的末速度是后一段的初速度。

一般步骤：定对象→受力分析→建坐标（沿加速度方向）→列牛顿第二定律方程与运动学方程→求解讨论。

应用实例：冰壶滑行距离、汽车安全距离与刹停、滑雪者受力、电梯中的受力等。

教学目标（指向核心素养）

一、物理观念

1.掌握由受力确定运动情况和由运动情况确定受力这两类动力学问题的基本思路，形成“力—加速度—运动”的整体观念。

2.会用牛顿第二定律与运动学规律综合解决多过程问题。

二、科学思维

1.经历“建立模型—受力分析—确定正方向—列方程—检验讨论”的完整推理过程，理解“先求加速度”的桥梁作用。

2.通过冰壶、滑雪、行车安全等情境，学会把实际问题抽象为物理模型并进行分析。

三、科学探究

1.针对具体问题提出求解思路，通过受力分析与运动学条件列式求解，检验结果是否符合实际并交流。

2.归纳比较两类动力学问题的异同，体会“已知力求运动、已知运动求力”思路的普适性。

四、科学态度与责任

1.在交通安全、运动与工程设计情境中体会物理的应用价值与社会责任。

2.养成规范列式、合理估算、结果检验的科学习惯。

教学重点

用牛顿第二定律结合运动学公式求解“已知受力求运动”和“已知运动求受

力”两类问题。

教学难点

正确受力分析并求合力；多过程问题中各段加速度不同时的分段分析与衔接；根据第三定律正确表述“对接触面的力”。

适用对象

高一年级学生

课型

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他

教学用途

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他

设计思路

教材与学情：学生已掌握牛顿第二定律和匀变速直线运动规律，本节重点是二者的综合运用与规范解题。学生常见问题是“受力不清、符号混乱、多过程不知分段”。

设计主线：列车停靠问题引入 → 类型一（冰壶：已知受力）→ 类型二（滑雪者：已知运动）→ 多过程与注意事项 → 方法总结与作业，全课40分钟。

难点突破：以“同一物体两段不同受力”的冰壶第(2)问示范分段分析；板书严格按“设正方向→列原始式→代值→答”流程。

反馈矫正：安排“找受力分析错误”与“多过程连接点”小练，当堂纠正“丢力”“摩擦力方向画反”“加速度代错符号”等问题。

教学准备：多媒体课件（冰壶、滑雪受力动画）、学案（两类问题解题模板）。

教 学 过 程

环节

内 容

设计意图

一

、

导

入

新

课

（约4分钟）

【情境引入】列车进站总能准确停在对应车门位置——司机要知道何时开始减速、减到多大速度？

【设问】知道牵引力与阻力，能算出列车何时停、停多远吗？反过来呢？——引出课题：牛顿运动

用“列车精准停车”展示“由受力求运动”的实际价值，激发求解两类动力学问题的动机。

定律的应用。

二

、

新

课

教

学

（

一

）

（约12分钟）

1.问题：冰壶以3.4 m/s被投出，冰面μ=0.02，冰壶能滑行多远？g取10 m/s²。

2.分析：冰壶只受重力、支持力与滑动摩擦力；合力为摩擦力，a=μg=0.2 m/s²（方向与运动相反）。

3.求解：由 得

 。

4.延伸：队友在滑行10 m后开始摩擦冰面，μ变为原来的90%（a变为0.18 m/s²），则后段还滑21 m，总共比原来多滑2.1 m。

5.小结：已知受力→牛顿第二定律求a→运动学公式求x、v，这就是“从受力确定运动情况”。

以真实冰壶问题为线索，把“受力→a→运动”的链条讲透；第(2)问示范“受力变了，加速度就变，要分段算”。

三

、

新

课

教

学

（

（约12分钟）

1.问题：质量75 kg的滑雪者以2 m/s的初速度沿倾角30°的山坡匀加速滑下，5 s内滑60 m，求滑雪者对雪面的压力与受到的阻力（g取10m/s2）。

2.运动分析：由得 。

滑雪问题是“从运动求力”的典型，示范正交分解与第三定律的使用，同时强调“未知量(阻力)不能直接求，先求a”。