高中物理必修一教案-4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)5-人教版

4.6用牛顿运动定律解决问题（一）
【教材分析】
《用牛顿运动定律解决问题（一）》是人教版高中物理必修一第4章第6节教学内容，主要学习两大类问题：1已知物体的受力情况，求物体的运动情况，2已知物体的运动情况，求物体的受力情况。

掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。

本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识点学习的基础。

【教学目标】
1．知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题．
2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法．
3．进一步规范解决力学问题的解题思路和解题规范．
4．初步了解对于复杂动力学问题的处理方法和技巧
5．提高学生信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题能力和交流、表达、合作能力。

【教学重点】
1．已知物体的受力情况，求物体的运动情况
2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况
【教学难点】
1．物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用
2．正交分解法
【教学过程】
【提出问题】在某次交通事故中，现场没有监控，也没有目击证人，只留下了一条长直刹车线（刹车线是汽车刹车后停止转动的轮胎在地面上滑动时留
下的痕迹）。

交警部门为了认定事故责任，需要了解汽车开
始刹车时的速度，以此判断汽车是否超速驾驶。

如果你在事
故现场，是否能够制定一个测定方案？
教学安排：
教师：要利用物理知识来制定测定方案，我们首先来回顾一下，进入高中以来，我们学习了哪些物理知识？
（1）提问学生A，引导其完成“知识回顾”：“物理量”、“物理量之间的关系”、“力”、“力的处理方法”、“牛顿运动定律”
教师：为了能准确的制定出测量方案，先请大家思考以下几个问题？
（2）提问学生B，引导其完成四个思考题：需要求哪个物理量？已知或可测哪些物理量？还需要知道哪个物理量？如何求汽车刹车减速时的加速度a？
教师：把上面的四个思考题倒过来依次解决，就能够顺利的测定汽车的开始刹车时初速度，以此来判断汽车是否超速。

下面请同学们完成这样一个题目。

（3）完成“解决问题”（教材第87页“问题与练习”第4题）：学生审题，充分思考→投影解题过程
教师：请大家试着总结一下，在解决上述问题的过程中，我们采用什么样的流程方法？同学们之间可以相互讨论一下。

（4）小组讨论，提问学生C，引导学生完成方法总结
板书：
受力情况→加速度→运动情况
问题1：如图所示，质量m=5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用水平拉力F=25N与拉物体，使物体由静止加速运动，求10s内物体的位移。

教学安排：
1、留足时间完成解题
2、实物投影学生完成情况（挑选正确规范的答题），稍加点评
过渡：将拉力的方向改成与水平成37°角斜向上，其他条件不变，求10s末物体的速度大小。

问题2：如图所示，质量m=5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用大小F=25N ，方向与水平成37°角斜向上的拉力拉物体，使物体由静止加速运动，求10s末物体的速度大小。

解：水平方向由牛顿运动定律得：F cos37°﹣f =ma
竖直方向由力的平衡得：F sin37°＋N=mg
又有f＝μN代入得：a=2.6m/s2
由运动学公式得：v t＝v0＋at
代入得：v t＝26m/s
则10s末物体的速度为26m/s
教学安排：
学生审题，教师板画
教师：较之问题1，问题2的难度明显加大了，你们觉得本题难度体现在哪里？
学生：物体的受力情况变得更加复杂了
（1）提问学生A，引导其完成思考1：物体受哪些力的作用？（受力分析）
学生描述，教师板画示范。

教师：物体受四个力的作用，和问题1相同，只是这边拉力F不在沿加速度的方向水平方向上，该如何处理呢？
（2）提问学生A，引导其完成思考2：拉力F不在沿加速度方向，该如何处理？（正交分解）
学生描述，教师板画示范。

教师：结合本例，介绍正交分解法
（投影）正交分解：
（1）将一个力分解为Fx和Fy两个相互垂直的分力的方法，叫作力的正交分解
（2）一般情况下，两个相互垂直的方向：
1、沿加速度方向
2、垂直加速度方向
（3）提问学生B，引导其完成思考3：如何利用牛顿第二定律求物体加速度？
学生描述，教师板演示范。

（4）提问学生B，引导其完成思考4：如何利用运动学规律求10s末物体速度？
学生描述，教师板演示范。

强调合理选择运动学公式
（5）投影完整解题过程，强调解题规范
教师：当物体的受力情况比较复杂的时候，要先进行完整的受力分析，再利用正交分解将力分解到沿加速度和垂直加速度两个方向，再利用牛顿运动定律列式求加速度。

板书：添受力分析、正交分解
受力情况→加速度→运动情况
过渡：用牛顿运动定律解决问题的过程中，复杂的受力情况会增加问题的处理难度，而若物体的运动过程较为复杂，同样也会给问题的解决增加难度，这又该如何处理呢？
问题3：如图所示，质量m=5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用大小F=25N ，方向与水平成37°角斜向上的拉力拉物体，使物体由静止加速运动，经时间t1=10s末撤去拉力，此时物体恰好来到一倾角为37°的斜面底端，且由于惯性冲上斜面，经时间t2=6.5s 减速到0。

求：
（1）物体在10s末的速度；
（2）物体在斜面上所受到的摩擦力.
教师：大家注意到了吗？本题中的物体经历了两个运动过程，再仔细看一下，第一阶段水平面上的运动就是我们刚才处理的问题2，因此第（1）小题的答案就是26m/s，我们接下来要处理的就是这样一个问题：
问题3：如图所示，质量m=5kg的物体以v0=26m/s的初速度，冲上一个倾角为37°、长度足够长的斜面，沿斜面向上做匀减速直线运动，经时间t=2.6s减速到0。

求物体在斜面上所受到的摩擦力大小。

解：由运动学公式得v t＝v0＋at
代入得：a=﹣10m/s2
则物体加速度的大小a=10m/s2
沿斜面方向由牛顿运动定律得：
mg sin37°＋f=ma
代入得f＝20N
则物体在斜面上所受到的摩擦力大小为20N
教学安排：
（1）教师讲解，初步介绍复杂过程动力学问题的处理方法
（2）投影“第一类：从受力确定运动情况”，引导大家思考：1、本题能否采用此类问题的处理方法？2、如果不行，又该如何着手？
（3）投影“第二类：从运动情况确定受力”
（4）安排学生完成问题3，让学生A上台实物投影，来完成过程解析，若有错误让学生B 来完成修正。

预估难点：正交分解
【课堂小结】
【及时巩固】一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30°，在t=5s的时间内滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力，g=10m/s2）．
教学安排：
（1）留足时间学生完成解题，教师加强巡视，捕捉典型（错误），手机拍摄，上传电脑（2）典型错误评析
预计错误：
初速误以为0→运动分析的规范指导
未选用位移公式→公式选择的规范指导
受力分析错误→受力分析、正交分解的规范指导
（3）自我校对，教材第86页“例题2”。