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1、用牛顿运动定律解决问题（一）教材分析本节是应用牛顿运动定律解题的开始， 主要是学习两类基本问题的解题思路和方法， 初步 接触解决综合问题，培养正确的解题思路和良好的解题习惯是出发点， 进一步解决好受力分析 和运动状态分析是基础，学会用物理观点分析问题是关键。学情分析学生对解物理题往往看重的是如何用公式， 不太注意分析能力的提高，理物理难学的重要 原因之一就是要有较强的分析能力， 分析能力的提高不是一朝一夕的事， 需要一个过程，所以 应要求学生有一个长期学习的心理准备。设计思路为了有一个好的开始，先对两类问题分别进行解题示范，引导学生总结，然后再进行一般 归纳，让学生在分析问题的过程中体会分析方
2、法，提高分析能力，学习规范解题，最后通过不 同类型的典型例题扩展学生视野，学会方法的迁移。三维目标知识与技能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 .能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析；4 .能根据物体的受力情况推导物体的运动情况；5 .会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。过程与方法1 .通过实例感受研究力和运动关系的重要性；2 .通过收集展示资料，了解牛顿定律对社会进步的价值；3 .培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力；4 .帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题的能力和交流、合作能
3、力；5 .帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题的解题规律的能力；6 .让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。情感态度与价值观1 .初步认识牛顿运动定律对社会发展的影响；2 .初步建立应用科学知识的意识；3 .培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。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。教具准备多媒体教学设备。课时安排2课时教学过程新课导入牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力的情况联系起 来。因此，它在
4、天体运动的研究、车辆的设计等许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。利用多媒体投影播放汽车的运动，行星围绕太阳运转，“神舟”七号飞船的发射升空及准确定点回收情景、导弹击中目标的实况录像资料。我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨、卫星的着地点，他们靠的是什么？靠的是牛顿运动定律中力和运动的关系。一切复杂的问题都是由简单的问题组成的， 现在我们还不能研究如此复杂的运动， 但是我 们现在研究问题的方法将会对以后的工作有很大的帮助。 由于我们目前知识的局限，这里只通 过一些最简单的例子做些介绍。我们现在就从类似的较为简单的问题入手， 看一下这一类问题 的研究方法。新课教学一、从受力情况分析运动情况1、
5、基本处理思路先分析物体的受力情况，求出合力，根据牛顿第二定律F = ma求出加速度，再利用运动 学的相关公式求出所需求的运动学物理量。对物体进行正确的受力分析是解决问题的关键，加速度是联系力和运动的桥梁。2、解题的基本步骤确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力图；根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)；根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需运动参量。例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是 4.2N。求物体在
6、4s末的速度和4s内发生的位移。分析这个问题是已知物体受的力，求它运动的速度和位移。先考虑两个问题。(1)物体受到的合力沿什么方向？大小是多少？(2)这个题目要求计算物体的速度和位移，而我们目前只能解决匀变速运动的速度和位移。物体的运动是匀变速运动吗？解决了这两个问题之后，就可以根据合力求出物体的加速度， 然后根据匀变速运动的规律 计算它的速度和位移。解分析物体的受力情况。物体受到4个力的作用：拉力Fi,方向水平向右；摩擦力F2,水平向左；重力G,竖直向下；地面的支持力 Fn,竖直向上。如右图。物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力G和支持力-八 * F,Fn大小相等、方向相反，彼此
7、平衡。物体所受的合力等于水平方向的I拉力Fi与摩擦力F2的合力。取水平向右的方向为正方向，则合力F = Fi F2 = 6.4N 4.2N = 2.2N,合力的方向是水平向右的。物体原来是静止的，初速度为零，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度， 所以物体做初 速度为0的匀加速直线运动。由牛顿第二定律F= ma可求出加速度a = F = 1.1m/s2 m求出了加速度a,由运动学公式就可以求出4s末的速度v和4s内发生的位移xv= at=4.4m/s1,2x = -at =8.8m2科学工作者根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的位置和速度，他们解决问题的思路跟我们在这里讲的是一样的，只是计算很
8、复杂，而且由电子计算机计算完成。二、从运动情况确定受力实际问题中，常常需要从物体的运动情况来确定未知力，例如，知道了列车的运动情况， 根据牛顿定律可以确定对机车的牵引力。 又如，根据天文观测知道了月球的运动情况， 就可以 知道地球对月球的引力情况，牛顿当初探讨了这个问题，并进而发现了万有引力定律。1、基本处理思路先分析清楚物体的运动情况，根据运动情况利用运动学公式求出物体的加速度，再在分析物体受力情况的基础上，灵活利用牛顿第二定律求出相应的力。2、解题的基本步骤确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力图；选择合适的运动学公式，求出物体的加速度；根据牛顿第二定律列方程，求
9、出物体所受的合外力；根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。例题2 一个滑雪的人，质量m=75kg,以vo = 2m/s的初速度沿山:坡匀加速滑下，山坡的倾角8= 30,在t= 5s的时间内滑下的路程x=丈鬻O60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。潸/胃分析 这个题目是已知人的运动情况，求人所受的力。应该注意三个问题。(1)分析人的受力情况，按题意作草图如图，然后考虑下面几个匕问题。滑雪人共受到几个力的作用？这几个力各沿什么方向？它们之Xgj中哪个力是待求的？哪个力实际上是已知的？(2)根据运动学的关系得到下滑加速度，求出对应的合力，再由合力求出人受的阻力。(3)适当选取坐标
10、系，使运动正好沿着一个坐标轴的方向。解 如图建立直角坐标系，把重力 G沿x轴和y轴的方向分解，得到Gx= mg sin 0Gy= mg cos 8在与山坡垂直的方向，物体没有发生位移，没有加速度，所以Gy与支持力FN大小相等、 方向相反，彼此平衡，物体所受的合力 F等于Gx与阻力F阻的合力。由于沿山坡向下的方向为正方向，所以合力F = Gx F 阻合力的方向沿山坡向下，使滑雪人产生沿山坡向下的加速度。滑雪人的加速度可以根据运动学的规律求得，即由x= v0t+ 1 at22解出a= 2(x坪t2代入数值得：a = 4m/s2下面求滑雪人受到的阻力。根据牛顿第二定律F = ma有Gx F 阻=ma
11、由此解出阻力F 阻=Gx ma= mgsin 0 ma代入数值后，得F 阻= 67.5N滑雪人受到的阻力是67.5N。三、应用牛顿运动定律解题的一般思路1、审题：认真分析题意，明确已知条件和待所求量，要根据题意画草图，并统一各物理 量的单位。2、选取研究对象：做题一定要知道对什么物体而言。 所选取的研究对象可以是一个物体， 也可以是几个物体组成的系统，同一道题，根据题意和解题需要也可先后选取不同的研究对象。3、分析研究对象的受力情况和运动情况： 分析物体受什么力，在示意图上标出来。分析 物体的运动情况，找出运动过程的特点，并在示意图中标出。4、选取正方向，建立坐标：当研究对对象所受的外力在一条
12、直线上时，可选取正方向， 然后用正、负来表示矢量的方向。当研究对对象所受的外力不在一条直线上时，可建立坐标， 把它们正交分解到两个坐标轴方向上， 分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解 到沿运动方向和垂直运动方向上。5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程：物体所受外力，加速度、速度等都可以根据 规定的正方向按正、负值代入公式，按代数方法进行运算。6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。解决动力学问题，首先要确定研究对象，把研究对象的受力情况和运动情况弄清楚， 而不 应急于找公式进行计算，先作必要的定性分析和半定量分析， 如分析物体受几个力，哪个力大 和哪个力小，物体做什么运动，
13、运动速度是增大还是减小等，弄清所给问题的物理情景，然后 再手定量计算。在解题过程中紧紧抓住和弄清“四个什么”：什么物体，受什么力，相对什么参考系，作 什么运动。四、简单的连接体问题1、连接体与隔离体两个或几个物体相连接组成的物体系统称为连接体。若连接体中各物体的加速度相等，称 之为简单的连接体。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。2、连接体问题的处理方法整体法：连接体的各物体如果有共同的加速度， 求加速度可把连接体作为一个整体， 运 用牛顿第二定律列方程求解。隔离法：如果要求连接体间的相互作用力， 必须隔离出其中一个物体，对该物体应用牛 顿第二定律求解，此方法为隔离法。隔离法目的是实
14、现内力转化为外力， 解题要注意判明每一 隔离体的运动方向和加速度方向。整体法解题或隔离法解题，一般都选取地面为参考系。整体法和隔离法是相对统一，相辅相成的，本来单用隔离法就可以解决的问题， 但如果这 两种方法交叉使用，则处理问题十分方便。例如当系统中各物体有共同加速度， 要求系统中某 两物体间的作用力时，往往是先用整体法求出加速度，再用隔离法求出两物体间的相互作用力。用隔离法解连接体问题时，容易产生一些错误的想法。FM ma.例如F推M及m一起前进，隔离m分析其受力时，如果认为F通过物体M作用到m上，那就错了。b.用水平力F通过质量为m的弹簧秤拉物体M在光滑水平 面上加速运动时，往往会认为弹簧
15、秤对物块m拉力也一定等于f,M 实际上此时弹簧秤拉物体 M的力F1 = Fma,显然FKF,只有在弹簧秤质量可不计时，才可以认为Fi = F小结1 .总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速地对研究对象进行受力分析；2 .强调解决动力学问题的一般步骤是： 确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况; 列方程求解；对结果的合理性讨论.要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清 问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯；3 .根据学生的实际情况，对这部分内容分层次要求，不可能在一节课中就把这类问题解 决好了，应该着重放在基本问题的分析和基本思路的掌握上；4 .思维方法是解决问题的灵
16、魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培 养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木，学生 素质的培养就成了镜中花，水中月。本节课应用牛顿第运动定律解决了两类基本的问题， 明确了运用牛顿运动定律解题的一般 思路，进一步熟悉了对物体进行受力分析。希望在今后的运用过程中，不断加深和扩展。布置作业板书设计6.用牛顿运动定律解决问题（一）一、从受力情况分析运动情况1、基本处理思路2、解题的基本步骤二、从运动情况确定受力1、基本处理思路2、解题的基本步骤a受力情况飞=a运动情况三、应用牛顿运动定律解题的一般思路1、审题:2、选取研究对象3、分析研究对象的受力情况和运动情况4、选取正方向，建立坐标5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论四、简单的连接体问题1、连接体与隔离体2、连接体问题的处理方法