高一物理牛顿运动定律的应用

第三章 D 牛顿运动定律的应用

一、教学任务分析

本节内容是对牛顿运动定律的综合提高和延伸，也为学习以后的物理学习打好力学基础。

学习本节内以受力分析、力的合成与分解、匀加速直线运动规律、牛顿运动定律等基础知识和相应的技能为基础。

通过实例情景和学生活动，了解建立国际单位制的重要性和必要性，介绍用国际单位制及其应用。

通过对典型示例的分析和讨论，归纳出用牛顿运动定律解决力学问题的一般规律和方法。

通过对观察录像、演示实验和学生小实验，感受超重、失重现象，应用牛顿第二定律分析、探究超重、失重现象的本质与规律。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）知道国际单位制。知道基本单位和导出单位。理解力学中的三个基本单位。

（2）学会导出单位的推演方法并能进行单位换算。

（3）掌握用牛顿运动定律解决力学问题的一般规律和方法。

（4）知道超重和失重现象。

（5）学会用牛顿第二定律分析超重、失重现象。

2、过程与方法

（1）通过创设情景、实例分析和练习的过程，认识引入国际单位制的重要性和必要性。

（2）通过对典型示例的分析、讨论过程，认识分析、比较、等效、演绎、归纳、验证等科学方法。

（3）通过对电梯中进行的超重失重实验的定性观察和学生小实验，感受用牛顿运动定律解决实际问题的一般规律和方法。

3、情感、态度与价值观

（1）通过阅读关于“火星探测器失事原因”的STS材料，在了解统一单位重要性的同时，感悟严谨的治学态度对科学发展的重大意义。

（2）通过应用牛顿运动定律解决实际问题的过程，感悟物理学在社会发展中的重要作用。

（3）通过学生实验的过程，激发求知欲，获得成就感。

（4）通过观察神舟六号飞船录像片段，了解我国航天事业的发展，激发民族自豪感。三、教学重点与难点

重点：怎样应用牛顿运动定律解决力学问题。

难点：对超重失重视现象的认识。

四、教学资源

1、器材：多媒体投影仪，演示超重、失重的DIS实验器材，改锥，饮料瓶（人手一个）。

2、课件：宇航员躺在舱内座椅上的图片，刊登宇航员训练过程的报道文章。

3、录像：神舟六号飞船升空的相关片断，神舟号航天员在太空失重的录像（或在电梯中进行的超重失重演示实验）。

五、教学设计思路

本设计包括物理量的单位和国际单位制、牛顿运动定律的应用两部分内容。

本设计的基本思路是：以情景和实例为基础，了解物理探究过程中物理量“单位”统一的重要性，引入国际单位制，介绍国际单位制的组成和在力学中的应用；以典型示例为切入点，应用牛顿运动定律解决实际问题的典型示例，通过分析、讨论，归纳得出用牛顿运动定律解决力学问题的一般规律和方法；以牛顿运动定律的应用为基础，通过观察录像、演示实验和学生小实验，感受超重和失重现象，然后用牛顿运动定律解释产生超重和失重现象的原因。

本设计要突出的重点是：怎样应用牛顿运动定律解决力学问题。方法是：以典型示例为切入点，通过应用牛顿第二定律和运动学公式求解过程中的分析、讨论，总结出加速度是联系运动和力的桥梁和纽带，同时归纳出应用牛顿运动定律解题的两种最基本的情况：已知物体受力求物体运动状态的变化；已知物体运动状态的变化求物体受力，然后通过练习和作业，进一步熟悉应用牛顿运动定律解决简单实际问题的规律和方法。

本设计要突破的难点是：对超重与失重现象认识。方法是：通过观摩录像和学生小实验，感受超重和失重现象；通过应用牛顿第二定律进行分析，揭示超重、失重现象的本质；通过讨论、交流，通过类比、归纳，得出由物体加速度方向判断出现超重或失重现象的规律。

完成本设计的内容约需2课时。

六、教学流程

1、教学流程图

2、流程图说明

情景I 录像1，设问1

录像：神舟六号飞船宇航员进舱和飞船发射过程的场景片断。

通过设问，请学生描述发射情况，说明如果时间等物理量没有单位，一切都没有意义，感受物理量单位的重要性。

情景II举例，设问2

对涉及“单位”的日常生活实例进行讨论，进一步感受物理量单位的重要性。

活动I阅读STS材料，讨论。

通过阅读STS材料，感悟统一物理量单位的必要性和迫切性，由此引出国际单位制。

介绍国际单位制、基本单位和导出单位。

活动II训练

通过练习，交流建立导出单位的推演方法、体验单位统一的优越性，学会应用国际单位制。

活动III实例分析1

选择“已知力求运动”的典型示例1，讨论应用牛顿运动定律来解题的过程和方法；

选择“已知物体受多个力作用求运动”的题型示例2，讨论对于物体受多个力作用时，借助力的分解的方法（等效）解题的思路和方法。

活动IV实例分析2

选择“由已知运动求力”的题型示例（自编，也可选择示例3），讨论另一类应用牛顿运动定律来解题的过程和方法。

通过对实例1、实例2的交流讨论，归纳、总结出应用牛顿运动定律来解题的规律和方法。

活动V实例分析3

通过典型示例3的分析，进一步体会应用牛顿运动定律来解题的规律和方法，并由此引人超重与失重现象。

活动VI录像2，演示实验，分析讨论

播放神舟号航天员在太空失重的录像（或电梯中进行的超重失重演示实验的录像）；应用力传感器进行DIS实验，利用实验所得F-t图线，半定量地讨论超重与失重现象（或用弹簧测力计重现课本示例3的演示实验），展示超重与失重的实际情况，激发学生探究的欲望。

通过应用牛顿第二定律进行分析、讨论，揭示超重、失重现象的本质。

活动IV小实验，小结

通过涉及超重与失重的学生小实验，使学生在活动过程中亲自感受超重与失重现象，加深对超重与失重现象的理解，提高应用物理知识解决实际问题的意识和学习的兴趣。

通过小结，总结应用牛顿运动定律来解决简单实际问题的方法。

3、教学主要环节本设计内容可分为三个主要的教学环节。

第一环节，通过创设情景和学生活动，介绍国际单位制及国际单位制在力学中的应用。

第二环节，通过对典型示例的分析和讨论，归纳出用牛顿运动定律解决力学问题的一般规律和方法。

第三环节，通过对观察录像、演示实验和和学生小实验，感受超重、失重现象，通过应用牛顿第二定律进行分析，揭示超重、失重现象的本质。

七、操作案例

（一）引入

1、前面我们学习了牛顿第二定律F = ma，对各物理量的单位有什么要求？为什么？

（各物理量单位分别是F：N，m：kg a：m/s2，则在F = kma，令k = 1，可使问题简化）

2、情景I 录像1

录像1：神舟六号飞船宇航员进舱和飞船发射过程的场景片断

讨论：假如你是播音员，请你作现场直播？

设问1：在你描述过程中需要涉及哪些物理量？假如不使用单位，你能确切描述吗？

（使用的单位可能有：火箭长度、质量，发射时间等。如果物理量没有单位，就无法

正确表述）

3、情景II

举一些涉及“单位”的日常生活实例进行讨论，进一步感受物理量单位的重要性。

设问2：在日常生活中，如果只讲大小（数值）而不用单位，行吗？

4、设问：是否有了单位就可以直接描述和比较了吗？

比如1kg糖和2磅糖，哪个更多些？你是怎样比较的？为什么？

（只有将单位统一后才能比较）

5、活动I：阅读关于“火星探测器失事原因”的STS材料。

讨论：火星探测器酿成大祸的原因是什么？

由于历史原因各国往往会使用各自的单位制，使同一物理量用不同单位表示时会有不同受力数值，阻碍了科技发展和经济交往，因此，物理量必须有单位，单位必须统一，为此制定了国际通行的单位制——国际单位制。

（二）国际单位制（代号SI）

国际单位制是一种通用的统一单位制，1960年以来国际计量会议以米、千克、秒为基础制定了国际单位制。国际单位制由基本单位和导出单位组成。

1、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位

物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个