高一物理上冊必修1《用牛頓運動定律解決問題一》教案【一】
教學準備
教學目標
1.明確動力學的兩類基本問題.
2.掌握應用牛頓運動定律解題的基本思路和方法.
教學重難點
1.動力學的兩類基本問題.
2.應用牛頓運動定律解題的基本思路和方法.
教學過程
[知識探究]
一、從受力確定運動情況
受力情況→F合――→F合=ma求a，
x=v0t+1/2at2
v=v0+at
v2-v02=2ax→求得x、v0、v、t.
例1 如圖1所示，質(zhì)量m=2kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的滑動摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對物體施加一個大小F=8N、與水平方向成θ=37°角斜向上的拉力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2.求：
圖1
(1)畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度;
(2)物體在拉力作用下5s末的速度大小;
(3)物體在拉力作用下5s內(nèi)通過的位移大小.
解析 (1)對物體受力分析如圖：
由圖可得：Fcosθ-μFN=maFsinθ+FN=mg
解得：a=1.3m/s2，方向水平向右
(2)v=at=1.3×5m/s=6.5 m/s
(3)x=1/2at2=12×1.3×52m=16.25m
答案 (1)見解析圖 1.3m/s2，方向水平向右
(2)6.5m/s (3)16.25m
二、從運動情況確定受力
運動情況――――――――→勻變速直線運動公式求a――→F合=ma受力情況.
例2 民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上.若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0m.要求緊急疏散時，乘客從氣囊上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0s(g取10m/s2)，則：
(1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大?
(2)氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過多少?
解析 (1)由題意可知，h=4.0m，L=5.0m，t=2.0s.
設(shè)斜面傾角為θ，則sinθ=hL.
乘客沿氣囊下滑過程中，由L=1/2at2得a=2Lt2，代入數(shù)據(jù)得a=2.5m/s2.
(2)在乘客下滑過程中，對乘客受力分析如圖所示，沿x軸方向有mgsinθ-Ff=ma，
沿y軸方向有FN-mgcosθ=0，
又Ff=μFN，聯(lián)立方程解得
μ=gsinθ-agcosθ≈0.92.
答案 (1)2.5m/s2 (2)0.92
針對訓練1 質(zhì)量為0.1kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對應的v-t圖象如圖2所示.彈性球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的34.設(shè)球受到的空氣阻力 大小恒為Ff，取g=10m/s2，求：
圖2
(1)彈性球受到的空氣阻力Ff的大小;
(2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.
答案 (1)0.2N (2)0.375m
解析 (1)由v-t圖象可知，彈性球下落過程的加速度為
a1=Δv/Δt=4-00.5m/s2=8 m/s2
根據(jù)牛頓第二定律，得mg-Ff=ma1
所以彈性球受到的空氣阻力
Ff=mg-ma1=(0.1×10-0.1×8) N=0.2 N
(2)彈性球第一次反彈后的速度v1=34×4m/s=3 m/s
根據(jù)牛頓第二定律mg+Ff=ma2，得彈性球上升過程的加速度為
a2=mg+Ffm=0.1×10+0.20.1m/s2=12 m/s2
根據(jù)v2-v12=-2a2h，得彈性球第一次反彈的高度
h=v21/2a2=322×12m=0.375m.
三、多過程問題分析
1.當題目給出的物理過程較復雜，由多個過程組成時，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程.聯(lián)系點：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等.
2.注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會發(fā)生變化，所以對每一過程都要分別進行受力分析，分別求加速度.
例3 質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)在對物體施加如圖3所示的力F，F(xiàn)=10N，θ=37°(sin37°=0.6)，經(jīng)t1=10s后撤去力F，再經(jīng)一段時間，物體又靜止，g取10m/s2，則：
圖3
(1)說明物體在整個運動過程中經(jīng)歷的運動狀態(tài).
(2)物體運動過程中最大速度是多少?
(3)物體運動的總位移是多少?
解析 (1)當力F作用時，物體做勻加速直線運動，撤去F時物體的速度達到最大值，撤去F后物體做勻減速直 線運動.
(2)撤去F前對物體受力分析如圖，有：
Fsinθ+FN1=mg
Fcosθ-Ff=ma1
Ff=μFN1
x1=1/2a1t12
v=a1t1，聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得
x1=25m，v=5m/s
(3)撤去F后對物體受力分析如圖，有：
Ff′=μFN2=ma2，F(xiàn)N2=mg
2a2x2=v2，代入數(shù)據(jù)得x2=2.5 m
物體運動的總位移：x=x1+x2得x=27.5 m
答案 (1)見解析 (2)5m/s (3)27.5m
針對訓練2 冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽.她領(lǐng)銜的中國女隊在混合3000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼.如圖4所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L=8m、傾角θ=37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點由靜止下滑，經(jīng)過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25，不計空氣阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
圖4
(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間;
(2)人在離C點 多遠處停下?
答案 (1)2s (2)12.8m
解析 (1)人在斜坡上下滑時，受力分析如圖所示.
設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向，由牛頓第二定律得
mgsinθ-Ff=ma
Ff=μFN
垂直于斜坡方向有FN-mgcosθ=0
由勻變速運動規(guī)律得L=12at2
聯(lián)立以上各式得a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2
t=2s
(2)人在水平面上滑行時，水平方向只受到地面的摩擦力作用.設(shè)在水平面上人減速運動的加速度為a′，由牛頓第二定律得μmg=ma′
設(shè)人到達C處的速度為v，則由勻變速直線運動規(guī)律得
人在斜面上下滑的過程：v2=2aL
人在水平面上滑行時：0-v2=-2a′x
聯(lián)立以上各式解得x=12.8m
[課堂要點小結(jié)]
很多動力學問題，特別是多過程問題，是先分 析合外力列牛頓第二定律方程，還是先分析運動情況列運動學方程，并沒有嚴格的順序要求，有時可以交叉進行.但不管是哪種情況，其解題的基本思路都可以概括為六個字：“對象、受力、運動”，即：(1)明確研究對象;(2)對物體進行受力分析，并進行力的運算，列牛頓第二定律方程;(3)分析物體的運動情況和運動過程，列運動學方程;(4)聯(lián)立求解或定性討論.
[自我檢測]
1.(從受力確定運動情況)一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角θ=30°，如圖5所示，滑雪板與雪地間的動摩擦因數(shù)是0.04，求5s內(nèi)滑下來的路程和5s末速度的大小(運動員一直在山坡上運動).
圖5
答案 58.2m 23.3m/s
解析 以滑雪運動員為研究對象，受力情況如圖所示.
研究對象的運動狀態(tài)為：垂直于山坡方向，處于平衡狀態(tài);沿山坡方向，做勻加速直線運動.
將重力mg沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，據(jù)牛頓第二定律列方程：
FN-mgcosθ=0①
mgsinθ-Ff=ma②
又因為Ff=μFN③
由①②③可得：a=g(s inθ-μcosθ)
故x=12at2=12g(sinθ-μcosθ)t2
=12×10×(12-0.04×32)×52m≈58.2m
v=at=10×(12-0.04×32)×5m/s≈23.3 m/s
2.(從運動情況確定受力)一物體沿斜面向上以12m/s的初速度開始滑動，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動的v-t圖象如圖6所示，求斜面的傾角θ以及物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(g取10 m/s2)
圖6
答案 30° 315
解析 由題圖可知上滑過程的加速度大小為：
a上=122m/s2=6 m/s2，
下滑過程的加速度大小為：a下=125-2m/s2=4 m/s2
上滑過程和下滑過程對物體受力分析如圖
上滑過程
a上=mgsinθ+μmgcosθm=gsinθ+μgcosθ
下滑過程
a下=gsinθ-μgcosθ，
聯(lián)立解得θ=30°，μ=315
3.(多過程問題)一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運動，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動機，汽車又運動了2s停止，已知汽車的質(zhì)量m=2×103kg，汽車運動過程中所受阻力大小不變，求：
(1)關(guān)閉發(fā)動機時汽車的速度大小;
(2)汽車運動過程中所受到的阻力大小;
(3)汽車牽引力的大小.
答案 (1)4m/s (2)4×103N (3)6×103N
解析 (1)汽車開始做勻加速直線運動x0=v0+02t1
解得v0=2x0t1=4m/s
(2)關(guān)閉發(fā)動機后汽車減速過程的加速度a2=0-v0t2=-2m/s2
由牛頓第二定律有-Ff=ma2
解得Ff=4×103N
(3)設(shè)開始加速過程中汽車的加速度為a1
x0=12a1t21
由牛頓第二定律有：F-Ff=ma1
解得F=Ff+ma1=6×103N
高一物理上冊必修1《用牛頓運動定律解決問題一》教案【二】
教學準備
教學目標
(一)知識與技能
1、理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導出共點力作用下物體的平衡條件。
2、會用共點力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題。
3、通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。
4、進一步熟練掌握應用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。
(二)過程與方法
1、培養(yǎng)學生的分析推理能力和實驗觀察能力。
2、培養(yǎng)學生處理三力平衡問題時一題多解的能力。
3、引導幫助學生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實質(zhì)。
(三)情感、態(tài)度與價值觀
1、滲透"學以致用"的思想，有將物理知識應用于生產(chǎn)和生活實踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題。
2、培養(yǎng)學生聯(lián)系實際，實事求是的科學態(tài)度和科學精神。
教學重難點
教學重點
1、共點力作用下物體的平衡條件及應用。
2、發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)。
教學難點
1、共點力平衡條件的應用。
2、超重、失重現(xiàn)象的實質(zhì)。正確分析受力并恰當?shù)剡\用正交分解法。
教學過程
[新課導入]
師：上一節(jié)課中我們學習了用牛頓運動定律解決問題的兩種方法，根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況和根據(jù)物體運動情況求解受力情況.這一節(jié)我們繼續(xù)學習用牛頓運動定律解題.
師：我們常見的物體的運動狀態(tài)有哪些種類?
生：我們常見的運動有變速運動和勻速運動，最常見的是物體靜止的情況.
師：如果物體受力平衡，那么物體的運動情況如何?
生：如果物體受力平衡的話，物體將做勻速直線運動或靜止，這要看物體的初速度情況.
[新課教學]
一、動力學的兩類基本問題
1、共點力作用下物體的平衡條件是什么?
(因為物體處于平衡狀態(tài)時速度保持不變，所以加速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：物體所受合力為零)
師：同學們列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實例.
生1：懸掛在天花板上的吊燈，停止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等等.
生2：豎直上拋運動的物體到達最高點的瞬間.
師：大家討論一下豎直上拋的物體到達最高點的瞬間是否處于平衡狀態(tài)，
學生討論，回答提問。
2、牛頓運動定律解題的基本思路
首先要對確定的研究對象進行受力、運動情況分析，把題中所給的物理情景弄清楚，然后由牛頓第二定律，通過加速度這個聯(lián)系力和運動的“橋梁”，結(jié)合運動學公式進行求解。
二、從受力確定運動情況
1、教學例題
例1:一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量為2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動。物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.21。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移?
學生交流后集體討論。
2、牛頓第二定律的應用——二力合成法解題。
由牛頓第二定律F合 = ma可知合力與加速度的方向是一致的，解題時只要判知加速度的方向，就可知道合力的方向，反之亦然。
若物體只受兩個力作用作加速運動，求合力時可直接利用平行四邊形法則。
3、牛頓第二定律的應用—正交分解法解題
牛頓第二定律的正交分解法解題：物體受三個或三個以上的不同方向力的作用時，一般都要用到正交分解法。
坐標系的建立原則：
①盡量多的力在坐標軸上
②未知量放在坐標軸上
③加速度盡量放在坐標軸上
總之，怎樣方便就怎樣建坐標系。
牛頓第二定律的正交表示：
Fx合 = max ，F(xiàn)y合=may
4、例2：一個質(zhì)量為75kg的人，以2m/s的處速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角為30o，在5s內(nèi)滑下60m，求滑雪人受到的阻力
(包括摩擦和空氣阻力)。
三、由受力求解運動情況的基本步驟
1、確定研究對象，進行受力和運動分析;
2、根據(jù)力的合成和分解的方法，求合力(大小方向);
3、由牛頓第二定律列方程，求加速度;
4、結(jié)合給定的運動的初始條件，選擇運動學公式，求出所需的運動參量。
四、全課小結(jié)。
課后小結(jié)
...
課后習題
1.某人站在臺秤的底板上，當他向下蹲的過程中…………………………()
A.由于臺秤的示數(shù)等于人的重力，此人向下蹲的過程中他的重力不變，所以臺秤的示數(shù)也不變
B.此人向下蹲的過程中，臺秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以臺秤的示數(shù)將增大
C.臺秤的示數(shù)先增大后減小
D.臺秤的示數(shù)先減小后增大
答案：D
2.如圖4-7，4所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點.當電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為()
A.F：mgB.Mg
C.F：(M+m)gD.F>(M+m)g
答案：D
3.在一個封閉裝置中，用彈簧秤稱一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與實際重力之間的關(guān)系，以下說法中正確的是……………………………………………………()
A.讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升
B.讀數(shù)偏小，表明裝置減速下降
C.讀數(shù)為零，表明裝置運動加速度等于重力加速度，但無法判斷是向上還是向下運動
D.讀數(shù)準確，表明裝置勻速上升或下降
答案：C
教案設(shè)計頻道小編推薦：高中物理教案 | 高一物理教案 | 高一物理教學計劃
教案設(shè)計頻道小編推薦：高中物理教案 | 高一物理教案 | 高一物理教學計劃
教學準備
教學目標
1.明確動力學的兩類基本問題.
2.掌握應用牛頓運動定律解題的基本思路和方法.
教學重難點
1.動力學的兩類基本問題.
2.應用牛頓運動定律解題的基本思路和方法.
教學過程
[知識探究]
一、從受力確定運動情況
受力情況→F合――→F合=ma求a，
x=v0t+1/2at2
v=v0+at
v2-v02=2ax→求得x、v0、v、t.
例1 如圖1所示，質(zhì)量m=2kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的滑動摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對物體施加一個大小F=8N、與水平方向成θ=37°角斜向上的拉力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2.求：
圖1
(1)畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度;
(2)物體在拉力作用下5s末的速度大小;
(3)物體在拉力作用下5s內(nèi)通過的位移大小.
解析 (1)對物體受力分析如圖：
由圖可得：Fcosθ-μFN=maFsinθ+FN=mg
解得：a=1.3m/s2，方向水平向右
(2)v=at=1.3×5m/s=6.5 m/s
(3)x=1/2at2=12×1.3×52m=16.25m
答案 (1)見解析圖 1.3m/s2，方向水平向右
(2)6.5m/s (3)16.25m
二、從運動情況確定受力
運動情況――――――――→勻變速直線運動公式求a――→F合=ma受力情況.
例2 民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上.若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0m.要求緊急疏散時，乘客從氣囊上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0s(g取10m/s2)，則：
(1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大?
(2)氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過多少?
解析 (1)由題意可知，h=4.0m，L=5.0m，t=2.0s.
設(shè)斜面傾角為θ，則sinθ=hL.
乘客沿氣囊下滑過程中，由L=1/2at2得a=2Lt2，代入數(shù)據(jù)得a=2.5m/s2.
(2)在乘客下滑過程中，對乘客受力分析如圖所示，沿x軸方向有mgsinθ-Ff=ma，
沿y軸方向有FN-mgcosθ=0，
又Ff=μFN，聯(lián)立方程解得
μ=gsinθ-agcosθ≈0.92.
答案 (1)2.5m/s2 (2)0.92
針對訓練1 質(zhì)量為0.1kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對應的v-t圖象如圖2所示.彈性球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的34.設(shè)球受到的空氣阻力 大小恒為Ff，取g=10m/s2，求：
圖2
(1)彈性球受到的空氣阻力Ff的大小;
(2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.
答案 (1)0.2N (2)0.375m
解析 (1)由v-t圖象可知，彈性球下落過程的加速度為
a1=Δv/Δt=4-00.5m/s2=8 m/s2
根據(jù)牛頓第二定律，得mg-Ff=ma1
所以彈性球受到的空氣阻力
Ff=mg-ma1=(0.1×10-0.1×8) N=0.2 N
(2)彈性球第一次反彈后的速度v1=34×4m/s=3 m/s
根據(jù)牛頓第二定律mg+Ff=ma2，得彈性球上升過程的加速度為
a2=mg+Ffm=0.1×10+0.20.1m/s2=12 m/s2
根據(jù)v2-v12=-2a2h，得彈性球第一次反彈的高度
h=v21/2a2=322×12m=0.375m.
三、多過程問題分析
1.當題目給出的物理過程較復雜，由多個過程組成時，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程.聯(lián)系點：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等.
2.注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會發(fā)生變化，所以對每一過程都要分別進行受力分析，分別求加速度.
例3 質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)在對物體施加如圖3所示的力F，F(xiàn)=10N，θ=37°(sin37°=0.6)，經(jīng)t1=10s后撤去力F，再經(jīng)一段時間，物體又靜止，g取10m/s2，則：
圖3
(1)說明物體在整個運動過程中經(jīng)歷的運動狀態(tài).
(2)物體運動過程中最大速度是多少?
(3)物體運動的總位移是多少?
解析 (1)當力F作用時，物體做勻加速直線運動，撤去F時物體的速度達到最大值，撤去F后物體做勻減速直 線運動.
(2)撤去F前對物體受力分析如圖，有：
Fsinθ+FN1=mg
Fcosθ-Ff=ma1
Ff=μFN1
x1=1/2a1t12
v=a1t1，聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得
x1=25m，v=5m/s
(3)撤去F后對物體受力分析如圖，有：
Ff′=μFN2=ma2，F(xiàn)N2=mg
2a2x2=v2，代入數(shù)據(jù)得x2=2.5 m
物體運動的總位移：x=x1+x2得x=27.5 m
答案 (1)見解析 (2)5m/s (3)27.5m
針對訓練2 冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽.她領(lǐng)銜的中國女隊在混合3000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼.如圖4所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L=8m、傾角θ=37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點由靜止下滑，經(jīng)過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.25，不計空氣阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
圖4
(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間;
(2)人在離C點 多遠處停下?
答案 (1)2s (2)12.8m
解析 (1)人在斜坡上下滑時，受力分析如圖所示.
設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向，由牛頓第二定律得
mgsinθ-Ff=ma
Ff=μFN
垂直于斜坡方向有FN-mgcosθ=0
由勻變速運動規(guī)律得L=12at2
聯(lián)立以上各式得a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2
t=2s
(2)人在水平面上滑行時，水平方向只受到地面的摩擦力作用.設(shè)在水平面上人減速運動的加速度為a′，由牛頓第二定律得μmg=ma′
設(shè)人到達C處的速度為v，則由勻變速直線運動規(guī)律得
人在斜面上下滑的過程：v2=2aL
人在水平面上滑行時：0-v2=-2a′x
聯(lián)立以上各式解得x=12.8m
[課堂要點小結(jié)]
很多動力學問題，特別是多過程問題，是先分 析合外力列牛頓第二定律方程，還是先分析運動情況列運動學方程，并沒有嚴格的順序要求，有時可以交叉進行.但不管是哪種情況，其解題的基本思路都可以概括為六個字：“對象、受力、運動”，即：(1)明確研究對象;(2)對物體進行受力分析，并進行力的運算，列牛頓第二定律方程;(3)分析物體的運動情況和運動過程，列運動學方程;(4)聯(lián)立求解或定性討論.
[自我檢測]
1.(從受力確定運動情況)一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角θ=30°，如圖5所示，滑雪板與雪地間的動摩擦因數(shù)是0.04，求5s內(nèi)滑下來的路程和5s末速度的大小(運動員一直在山坡上運動).
圖5
答案 58.2m 23.3m/s
解析 以滑雪運動員為研究對象，受力情況如圖所示.
研究對象的運動狀態(tài)為：垂直于山坡方向，處于平衡狀態(tài);沿山坡方向，做勻加速直線運動.
將重力mg沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，據(jù)牛頓第二定律列方程：
FN-mgcosθ=0①
mgsinθ-Ff=ma②
又因為Ff=μFN③
由①②③可得：a=g(s inθ-μcosθ)
故x=12at2=12g(sinθ-μcosθ)t2
=12×10×(12-0.04×32)×52m≈58.2m
v=at=10×(12-0.04×32)×5m/s≈23.3 m/s
2.(從運動情況確定受力)一物體沿斜面向上以12m/s的初速度開始滑動，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動的v-t圖象如圖6所示，求斜面的傾角θ以及物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(g取10 m/s2)
圖6
答案 30° 315
解析 由題圖可知上滑過程的加速度大小為：
a上=122m/s2=6 m/s2，
下滑過程的加速度大小為：a下=125-2m/s2=4 m/s2
上滑過程和下滑過程對物體受力分析如圖
上滑過程
a上=mgsinθ+μmgcosθm=gsinθ+μgcosθ
下滑過程
a下=gsinθ-μgcosθ，
聯(lián)立解得θ=30°，μ=315
3.(多過程問題)一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運動，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動機，汽車又運動了2s停止，已知汽車的質(zhì)量m=2×103kg，汽車運動過程中所受阻力大小不變，求：
(1)關(guān)閉發(fā)動機時汽車的速度大小;
(2)汽車運動過程中所受到的阻力大小;
(3)汽車牽引力的大小.
答案 (1)4m/s (2)4×103N (3)6×103N
解析 (1)汽車開始做勻加速直線運動x0=v0+02t1
解得v0=2x0t1=4m/s
(2)關(guān)閉發(fā)動機后汽車減速過程的加速度a2=0-v0t2=-2m/s2
由牛頓第二定律有-Ff=ma2
解得Ff=4×103N
(3)設(shè)開始加速過程中汽車的加速度為a1
x0=12a1t21
由牛頓第二定律有：F-Ff=ma1
解得F=Ff+ma1=6×103N
高一物理上冊必修1《用牛頓運動定律解決問題一》教案【二】
教學準備
教學目標
(一)知識與技能
1、理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導出共點力作用下物體的平衡條件。
2、會用共點力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題。
3、通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。
4、進一步熟練掌握應用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。
(二)過程與方法
1、培養(yǎng)學生的分析推理能力和實驗觀察能力。
2、培養(yǎng)學生處理三力平衡問題時一題多解的能力。
3、引導幫助學生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實質(zhì)。
(三)情感、態(tài)度與價值觀
1、滲透"學以致用"的思想，有將物理知識應用于生產(chǎn)和生活實踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題。
2、培養(yǎng)學生聯(lián)系實際，實事求是的科學態(tài)度和科學精神。
教學重難點
教學重點
1、共點力作用下物體的平衡條件及應用。
2、發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)。
教學難點
1、共點力平衡條件的應用。
2、超重、失重現(xiàn)象的實質(zhì)。正確分析受力并恰當?shù)剡\用正交分解法。
教學過程
[新課導入]
師：上一節(jié)課中我們學習了用牛頓運動定律解決問題的兩種方法，根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況和根據(jù)物體運動情況求解受力情況.這一節(jié)我們繼續(xù)學習用牛頓運動定律解題.
師：我們常見的物體的運動狀態(tài)有哪些種類?
生：我們常見的運動有變速運動和勻速運動，最常見的是物體靜止的情況.
師：如果物體受力平衡，那么物體的運動情況如何?
生：如果物體受力平衡的話，物體將做勻速直線運動或靜止，這要看物體的初速度情況.
[新課教學]
一、動力學的兩類基本問題
1、共點力作用下物體的平衡條件是什么?
(因為物體處于平衡狀態(tài)時速度保持不變，所以加速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：物體所受合力為零)
師：同學們列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實例.
生1：懸掛在天花板上的吊燈，停止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等等.
生2：豎直上拋運動的物體到達最高點的瞬間.
師：大家討論一下豎直上拋的物體到達最高點的瞬間是否處于平衡狀態(tài)，
學生討論，回答提問。
2、牛頓運動定律解題的基本思路
首先要對確定的研究對象進行受力、運動情況分析，把題中所給的物理情景弄清楚，然后由牛頓第二定律，通過加速度這個聯(lián)系力和運動的“橋梁”，結(jié)合運動學公式進行求解。
二、從受力確定運動情況
1、教學例題
例1:一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量為2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動。物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.21。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移?
學生交流后集體討論。
2、牛頓第二定律的應用——二力合成法解題。
由牛頓第二定律F合 = ma可知合力與加速度的方向是一致的，解題時只要判知加速度的方向，就可知道合力的方向，反之亦然。
若物體只受兩個力作用作加速運動，求合力時可直接利用平行四邊形法則。
3、牛頓第二定律的應用—正交分解法解題
牛頓第二定律的正交分解法解題：物體受三個或三個以上的不同方向力的作用時，一般都要用到正交分解法。
坐標系的建立原則：
①盡量多的力在坐標軸上
②未知量放在坐標軸上
③加速度盡量放在坐標軸上
總之，怎樣方便就怎樣建坐標系。
牛頓第二定律的正交表示：
Fx合 = max ，F(xiàn)y合=may
4、例2：一個質(zhì)量為75kg的人，以2m/s的處速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角為30o，在5s內(nèi)滑下60m，求滑雪人受到的阻力
(包括摩擦和空氣阻力)。
三、由受力求解運動情況的基本步驟
1、確定研究對象，進行受力和運動分析;
2、根據(jù)力的合成和分解的方法，求合力(大小方向);
3、由牛頓第二定律列方程，求加速度;
4、結(jié)合給定的運動的初始條件，選擇運動學公式，求出所需的運動參量。
四、全課小結(jié)。
課后小結(jié)
...
課后習題
1.某人站在臺秤的底板上，當他向下蹲的過程中…………………………()
A.由于臺秤的示數(shù)等于人的重力，此人向下蹲的過程中他的重力不變，所以臺秤的示數(shù)也不變
B.此人向下蹲的過程中，臺秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以臺秤的示數(shù)將增大
C.臺秤的示數(shù)先增大后減小
D.臺秤的示數(shù)先減小后增大
答案：D
2.如圖4-7，4所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點.當電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為()
A.F：mgB.Mg
C.F：(M+m)gD.F>(M+m)g
答案：D
3.在一個封閉裝置中，用彈簧秤稱一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與實際重力之間的關(guān)系，以下說法中正確的是……………………………………………………()
A.讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升
B.讀數(shù)偏小，表明裝置減速下降
C.讀數(shù)為零，表明裝置運動加速度等于重力加速度，但無法判斷是向上還是向下運動
D.讀數(shù)準確，表明裝置勻速上升或下降
答案：C
教案設(shè)計頻道小編推薦：高中物理教案 | 高一物理教案 | 高一物理教學計劃
教案設(shè)計頻道小編推薦：高中物理教案 | 高一物理教案 | 高一物理教學計劃