牛顿第二定律说课教案(1)

牛顿第二定律说课教案(1)

‎ ‎ 第二节 牛顿第二定律 说课教案 第2课时 ‎1.本课以高中物理课本（必修）第一册为依据.在例题上强调过程图和受力图的重要性,因为有些学生对此不够重视而导致错误，尤其是以后遇到复杂问题的处理时更加突出，比如不注意各段运动中物体受力情况的变化和与之相关的加速度的变化，用前一段运动的加速度代入后一段运动方程进行运算，得出错误结果.教材练习题中没有这类题目，所以可根据学生情况加以取舍.‎ ‎2.解题过程反复强调分析方法、解题步骤，意在培养学生的良好解题习惯和书写规范，由于解题过程要力求详尽，故本课密度较大.为此，解题过程可利用投影片以节省时间.‎ 三维目标 知识与技能 物理知识方面的要求:‎ ‎（1）巩固记忆牛顿第二定律内容、公式和物理意义；‎ ‎（2）掌握牛顿第二定律的应用方法.‎ 过程与方法 ‎1.通过例题分析、讨论、练习使学生掌握应用牛顿定律解决力学问题的方法，培养学生的审题能力、分析综合能力和运用数学工具的能力.‎ ‎2.训练学生解题规范、画图分析、完善步骤的能力.‎ 情感态度与价值观 ‎1.通过共同探究，培养学生尊重事实、实事求是的美德.‎ ‎2.在整个教学过程中，让学生学会科学的发现、分析、研究等方法，培养学生科学探究能力.‎ 教学设计 教学重点 本节为习题课，重点内容是选好例题，讲清应用牛顿第二定律解决的两类力学问题及解决这类问题的基本方法.‎ 教学难点 应用牛顿第二定律解题重要的是分析过程、建立图景,抓住运动情况、受力情况和初始条件,依据定律列方程求解.但学生往往存在重结论、轻过程，习惯于套公式得结果，所以培养学生良好的解题习惯、建立思路、掌握方法是难点.‎ 教具准备 投影仪、投影片、彩笔.‎ 课时安排 3课时 教学过程 导入新课 ‎ 牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系.因此，应用牛顿第二定律即可解答一些力学问题.‎ ‎ 我们通过以下例题来体会应用牛顿第二定律解题的思路、方法和步骤.‎ 推进新课 一、已知受力情况求解运动情况 ‎［例题剖析1］（投影）一个静止在水平面上的物体，质量是2 kg，在水平方向受到5.0 N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0 N.‎ ‎(1)求物体在4.0 s末的速度；‎ ‎(2)若在4 s末撤去拉力，求物体滑行时间.‎ 教师精讲 ‎（1）审题分析 ‎ 这个题目就是根据已知的受力情况来求物体的运动情况.前4‎ 6‎ ‎ ‎ ‎ s内运动情况:物体由静止在恒力作用下做匀加速直线运动，t=4.0 s.受力情况:F=5.0 N，f=2.0 N,G=N；初始条件:v0=0；研究对象:m=2.0 kg.求解4 s末的速度v-t.4 s后，撤去拉力，物体做匀减速运动，vt′=0‎ ‎.受力情况:G=N、f=2.0 N；初始条件:‎ v0′=t1，求解滑行时间.‎ ‎（2）解题思路 ‎ 研究对象为物体.已知受力，可得物体所受合外力.根据牛顿第二定律可求出物体的加速度，再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的速度.运用同样的思路也可解答后一段运动的滑行距离.‎ ‎（3）解题步骤（投影）‎ ‎ 解:确定研究对象，分析过程（画过程图），进行受力分析（画受力图）‎ 图6-2-7‎ ‎ 前4 s根据牛顿第二定律列方程:‎ ‎ 水平方向F-f=ma ‎ 竖直方向N-G=0‎ ‎ a=m/s2=1.5 m/s2 v0=0‎ v-t=at=1.5×4.0 m/s=6.0 m/s ‎4 s后竖直方向N-G=0‎ 水平方向-f=ma′‎ a′=-m/s2=-2.5 m/s2 v0′=vt=1.5 m/s 由vt=v0+at,t′=s=2.04 s ‎ 引导学生总结解题步骤:确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果.‎ ‎（4）讨论:若无第一问如何解？实际第一问的结果是第二问的初始条件，所以解题的过程不变.‎ 二、已知运动情况求解受力情况 ‎［例题剖析2］（投影）一辆质量为1.0×103 kg的小汽车正以10 m/s的速度行驶，现在让它在12.5 m的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力.‎ 教师精讲 ‎（1）审题分析 ‎ 这个题目是根据运动情况求解汽车所受的阻力.研究对象:汽车m=1.0×103 kg；运动情况:匀减速运动至停止v-t=0，s=12.5 m；初始条件:v0=10 m/s，求阻力f.‎ ‎（2）解题思路 ‎ 由运动情况和初始条件，根据运动学公式可以求出加速度；再根据牛顿第二定律求出汽车受的合外力，最后由受力分析可知合外力即阻力.‎ ‎（3）解题步骤（投影）画图分析 6‎ ‎ ‎ ‎ 由运动学公式vt2=v02+2as得a=m/s2=-4 m/s2‎ ‎ 据牛顿第二定律列方程:竖直方向N-G=0‎ ‎ 水平方向f=ma=1.0×103×（-4） N=-4.0×103 N,f为负值,表示的方向跟速度方向相反.‎ 图6-2-8‎ ‎(4)引导学生总结出解题步骤与第一类问题相同.‎ ‎（5）引申:这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向，还包括探索性运用，即根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点.牛顿发现万有引力定律、卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索.‎ 三、应用牛顿第二定律解题的规律分析（直线运动）‎ 题目类型流程如下 F-f=maa ‎ 向左向右求解即第一类问题，可将vt、v0、s、t中任何一个物理量作为未知解.‎ ‎ 向右向左求解即第二类问题，可将F、f、m中任何一物理量作为未知解.‎ ‎ 或阻力为滑动摩擦力，则有F-μmg=ma ‎［例题剖析3］一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在如图6-2-9所示平面内摆动.某一瞬时出现如图6-2-9所示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是( )‎ 图6-2-9‎ A.车厢做匀速直线运动，M摆动，N静止 B.车厢做匀速直线运动，M摆动，N也摆动 C.车厢做匀速直线运动，M静止，N摆动 D.车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止 分析:作用在两个摆上的力只有摆的重力和摆线张力.‎ ‎ 当车厢做匀速直线运动时，N摆相对车厢静止或摆动中经过平衡位置的瞬间，此时摆所受重力和摆线张力在同一竖直线上，可以出现如图6-2-9中所示情景.M摆所受重力和摆线张力不在一直线上，不可能静止在图中所示位置，但可以是摆动中达到极端位置（最大偏角的位置）的瞬间.A、B正确，C错.‎ ‎ 当车厢做匀加速直线运动，作用在摆球上的重力和摆线张力不再平衡时，它们不可能在一直线上，其合力使摆球产生水平方向的加速度.所以，M静止在图中位置是可能的，但N静止不可能，D错.‎ 6‎ ‎ ‎ 答案:AB 图6-2-10‎ 说明:M摆静止在图6-2-9中情景，要求摆球所受重力和摆线张力的合力F=mg·tanα=ma，因此车厢的加速度与摆线偏角间必须满足关系（图6-2-10），即a=gtanα.‎ ‎［例题剖析4］电梯地板上有一个质量为200 kg的物体，它对地板的压力随时间变化的图象如图6-2-11所示.则电梯从静止开始向上运动，在7 s内上升的高度为多少？‎ 图6-2-11‎ 分析:以物体为研究对象，在运动过程中只可能受到两个力的作用:重力mg=2 000 N，地板支持力F.在t=0—2 s内，F＞mg，电梯加速上升，t=2—5 s内，F=mg，电梯匀速上升，t=5—7 s内，F＜mg，电梯减速上升.‎ 解:若以向上的方向为正方向，由上面的分析可知，在t=0—2 s内电梯的加速度和上升高度分别为 a1=m/s2=5 m/s2‎ h1=a1t12=×5×22 m=10 m 电梯在t=2 s时的速度为 v=a1t1=5×2 m/s=10 m/s，‎ 因此，t=2—5 s内电梯匀速上升的高度为h2=v-t2=10×3 m=30 m.‎ 电梯在t=5—7 s内的加速度为 a2=m/s2=-5 m/s2‎ 即电梯做匀减速上升，在t=5—7 s内上升的高度为 h3=v-t3+a2t32=10×2 m-×5×22 m=10 m 所以，电梯在7 s内上升的总高度为 h=h1+h2+h3=（10+30+10） m=50 m.‎ ‎［例题剖析5］为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.已知某高速公路的最高限速v=120 km/h，假设前方车辆突然停下，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50 s.刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍.该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？g取10 m/s2.‎ 6‎ ‎ ‎ 分析:后车在司机的反应时间前、后看作两种不同的运动，这两种运动的位移之和即为两车距离的最小值.‎ 解:在司机的反应时间内，后车做匀速运动,其位移为s1=vt 刹车后，在阻力f作用下匀减速滑行，其加速度大小为a==kg 汽车在刹车滑行过程中的位移为 s2=所以，高速公路上两车间距至少应为s=s1+s2=vt+‎ 式中v=120 km/h=m/s,t=0.50 s,k=0.40,代入后得s=×0.5 m+m=155.6 m.‎ 四、课堂检测 ‎1.木箱中有一个10 kg的物体，钢绳吊着木箱向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度是0.5g，至第3 s末，钢绳突然断裂，那么，4.5 s末物体对木箱的压力是( )‎ A.100 N B.0 C.150 N D.5 N ‎2.电梯内弹簧秤上挂有一个质量为5 kg的物体，电梯在运动时，弹簧秤的示数为39.2 N，若弹簧秤示数突然变为58.8 N，则可以肯定的是( )‎ A.电梯速率突然增大 B.电梯速率突然减小 C.电梯突然改变运动方向 D.电梯加速度突然增大 E.电梯加速度突然减小 F.电梯突然改变加速度方向 ‎3.一个质量为50 kg的人，站在竖直向上运动着的升降机的地板上.他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40 N(图6-2-12).已知弹簧秤下挂着的物体的重力为50 N，取g=10 m/s2，则人对地板的压力为( )‎ 图6-2-12‎ A.大于500 N B.小于500 N C.等于500 N D.上述说法均不对 ‎4.如图6-2-13所示，固定在小车上的竖直挡板和斜木板间夹角α=45°，一个质量m=2 kg的光滑小球放在其中，随车一起以加速度a=1 m/s2向右匀加速运动时，小球对竖直挡板的压力F1=_____________，对斜木板的压力F2=_____________.(g取10 m/s2)‎ 图6-2-3‎ ‎5.某人在地面上最多能举起质量为60‎ 6‎ ‎ ‎ ‎ kg的物体，在一加速下降的电梯里最多能举起质量为80 kg的物体，则电梯的加速度为_________；如果电梯以这个加速度匀加速上升，这个人在电梯内最多能举起质量为_________的物体(g取10 m/s2).‎ ‎6.一个质量为60 kg的物体，和水平地面间的动摩擦因数为0.2.一个人用和地面成30°角的力F1拉它，另一个人用和地面成30°角的力F2推它，如图6-2-14所示，已知F1=400 N，F2=200 N，g取10 m/s2.求物体运动的加速度.‎ 图6-2-14‎ ‎7.一个质量为m的重球自高h1处由静止下落，落到雪上后陷入雪中的深度为h2.已知空气和雪对球的阻力恒定，空气的阻力为f1，求雪对球的阻力f2.‎ ‎8.总质量为M的一列火车，在恒定的牵引力作用下在水平轨道上匀速前进，中途有质量为m的尾部车厢脱钩，当司机发现时前面部分列车已驶过l的距离，司机当即关闭发动机.求两部分列车停止时相距多远？(列车所受阻力与车重成正比)‎ 课堂检测参考答案：‎ ‎1.B 提示:绳断后，木箱获得向下的加速度,大小为g.‎ ‎2.F ‎3.B 提示:因弹簧对物体的拉力(等于示数)小于物重，升降机向上做减速运动，加速度方向向下.‎ ‎4.22 N 28.2 N ‎ ‎5.2.5 m/s2 48 kg ‎6.98 m/s2‎ 提示:由F1cos30°+F2cos30°-f=ma、N+F1sin30°-F2sin30°-mg=0、f=μN联立得.‎ ‎7.mg(1+)-f1= ‎ ‎8.l 提示:脱钩后，尾部做匀减速运动，前部做匀加速运动. ‎ 6‎