4.6用牛頓定律解決問題(一)教案

1、4.6用牛頓定律解決問題（一）【教學目標】1. 進一步學習分析物體的受力情況，能結合力的性質和運動狀態(tài)進行分析.2. 理解應用牛頓運動定律解答兩類動力學問題的基本思路和方法.3. 會應用牛頓運動定律結合運動學知識求解簡單的兩類問題.【教學重難點】1運用牛頓運動定律解決的兩類問題2運用牛頓運動定律解題的一般步驟【課時安排】1課時【教學設計】課前預習【預學內容】本節(jié)課重點為牛頓定律的應用之一：運動學的兩類基本問題大家先通過以下兩個小題來熟悉一下這兩類問題（試試看）1.一個靜止在水平地面上的物體，質量是 2kg，在 6N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動物體與地面間的摩擦力是4N求物體在4s末的速度

2、和4s內的位移.（該題明確了物體的 ，要求物體的 .）2.一個滑雪的人質量是 75 kg，以v02m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角30°在 t5s的時間內滑下的路程x50m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）（該題明確了物體的 ，要求物體的 .）本節(jié)課將重點解決這兩類問題：已知物體的受力求物體的運動情況已知物體的運動情況求物體的受力思考？解這兩類問題的一般思路是怎樣的？聯系物體受力和運動的中間橋梁是 .【預學疑難】 課內互動【新課導入】前面我們學習了牛頓的三個定律，最重要的是牛頓第二定律，本節(jié)的主要內容是在對物體進行受力分析的基礎上，應用牛頓運動定律和運動學的知識來分

3、析解決物體在幾個力作用下的運動問題，首先我們一起研究動力學的兩類基本問題.【典例導學】一、動力學的兩類基本問題1. 已知物體的受力求物體的運動情況F例1質量為200kg的貨箱放在水平地面上，一工人用大小為1000N與水平成37°斜向上的拉力使貨箱由靜止開始運動，如圖所示，物體與水平面間的動摩擦因數為0.25，2s末撤去拉力，取g10m/s2，求： (1)2s末貨箱的瞬時速度大??； (2)撤去拉力后，物體在水平面上繼續(xù)滑行的距離解析 本題指導學生對物體受力分析是關鍵，由已知條件可知物體的受力情況是確定的.（1）根據物體豎直方向平衡先解出前2s內物體受到的支持力，再求出物體的摩擦力為35

4、0N；水平方向解出物體的加速度為2.25m/s2，從而求出2s末物體的速度為4.5m/s.（2）撤去拉力后，物體受到的支持力等于物體的重力，進而摩擦力也變?yōu)?00N，加速度變?yōu)?.5m/s2，根據運動學公式0v2=2(a)x 可求出物體繼續(xù)滑行的距離為4.05m.【探究討論】由此題能否總結出解這類問題的一般思路如何，關鍵在哪里？（1）明確研究對象（2）對研究對象受力分析，求出合力（3）根據牛頓第二定律 ，求出加速度（4）根據運動學公式求解物體的運動情況2. 已知物體的運動情況求物體的受力例2靜止在水平地面上的物體的質量為2 kg，在水平恒力F推動下開始運動，4 s末它的速度達到4m/s，此時將

5、F撤去，又經6 s物體停下來，如果物體與地面的動摩擦因數不變，求F的大小.解析本題物體的運動情況是已知的，要求受力.指導學生分析運動情況：物體的整個運動過程分為兩段，前4 s物體做勻加速運動，后6 s物體做勻減速運動可分別求出兩個過程的加速度，再根據牛頓第二定律列方程，可求出水平恒力F的大小為：【探究討論】由此題能否總結出解這類問題的一般思路如何，關鍵在哪里？（1）明確研究對象（2）對物體受力分析 （3）根據物體的運動情況求出物體的加速度（4）根據牛頓第二定律列式求解3無論哪類問題，正確理解題意、把握條件、分清過程是解題的前提，正確分析物體受力情況和運動情況是解題的關鍵.那么什么是把力和運動聯

6、系起來的重要物理量？一般情況求出什么物理量是解決問題的關鍵呢？運動學公式牛頓第二定律物體受力情況及其分析物體運動狀態(tài)及其變化加速度【交流提升】例3木塊質量m=8kg，在F=4N的水平拉力作用下，沿粗糙水平面從靜止開始作勻加速直線運動，經t=5s的位移s=5m取g=10ms2，求： （1）木塊與粗糙平面間的動摩擦因數. （2）若在5s后撤去F，木塊還能滑行多遠? 【點撥】指導學生分析題目：（1）確定研究對象，分析木塊受力情況根據題目什么條件如何求加速度？根據牛頓第二定律求動摩擦因數；（2）撤去F后，還受什么力？加速度如何？進一步運用運動學公式求出滑行距離.參考答案（1）0.01 （2）20m【探

7、究討論】根據以上研究請同學們總結出運用牛頓運動定律解兩類問題的完整步驟：（1）確定研究對象(在解題時要明確地寫出來)（2）全面分析研究對象的受力情況（正確畫出受力示意圖）（3）全面分析研究對象的運動情況，畫出運動過程示意簡圖(含物體所在位置、速度方向、加速度方向等)特別注意：若所研究運動過程的運動性質、受力情況并非恒定不變時，則要把整個運動過程分成幾個不同的運動階段詳細分析.每個階段是一種性質的運動.要弄清楚各運動階段之間的聯系(如前一階段的末速度就是后一階段的初速度等)（4）利用牛頓第二定律(已知受力情況時)或運動學公式(運動情況已知時)求出加速度.（5）利用運動學公式(在受力情況已知時)或

8、牛頓運動定律(在運動情況已知時)進一步解出所求物理量4把動力學問題分成上述兩類基本問題有其實際重要意義：已知物體受力情況根據牛頓運動定律就可確定運動情況，從而對物體的運動做出明確預見如指揮宇宙飛船飛行的科技工作者可以根據飛船的受力情況確定飛船在任意時刻的速度和位置如隨堂訓練1已知物體運動情況確定物體受力情況則包含探索性的應用如牛頓根據天文觀測積累的月球運動資料，發(fā)現了萬有引力定律就屬于這種探索 如隨堂訓練2【隨堂訓練】1民用客機一般都有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機緊急著陸后，打開緊急出口，狹長的氣囊會自動充氣，生成一條連接出口和地面的斜面，人員可沿斜面滑行到地上若機艙口下沿距地面3m，氣囊所構

9、成的斜面長度為5m，一個質量60kg的人沿氣囊滑下時所受的阻力是240N，人滑至氣囊底端時速度有多大？ 【點撥】指導學生讀題：（1）抓住該題的關鍵段落，分析該題屬哪一類題型？（2）根據已知條件如何求加速度（a=2m/s2）（3）再由運動學公式求末速度 參考答案：4m/s2某航空公司的一架客機，在正常航線上做水平飛行時，突然受到強大垂直氣流的作用后，使飛機在10s內高度下降1700m，造成眾多乘客和機組人員的受傷。如果只研究飛機的豎直方向上的運動，且假定這一運動是勻變速直線運動，試計算：（1）飛機在豎直方向上產生的加速度多大，方向怎樣？（2）乘客所系安全帶必須提供相當于乘客體重多少倍的豎直拉力，

10、才能使乘客不脫離座椅？(g=10m/s2)（3）未系安全帶的乘客，相對于機艙將向什么方向運動？最可能受到傷害的是人體的什么部位？（提示：飛機上乘客所系的安全帶是固定連接在飛機座椅和乘客腰部的較寬的帶子，它使乘客與飛機座椅連在一起）【點撥】指導學生分析解題關鍵：（1）豎直方向上飛機的初速度是多少？分析題目可知飛機的運動情況根據運動學公式可求下降時的加速度a=34m/s2（2）對乘客受力分析根據牛頓第二定律求得拉力為重力的24倍（3）未系安全帶的乘客向下的最大加速度只有多少 m/s2？故乘客相對于機艙將向上運動，最可能受到傷害的是人體的頭部.參考答案：（1）34 m/s2 （2）24倍 （3）乘客

11、相對于機艙將向上運動，最可能受到傷害的是人體的頭部.【板書設計】1運用牛頓運動定律解決的兩類問題：第一類：已知受力，確定物體的運動情況.第二類：已知運動情況，確定物體的受力.加速度是把力和運動聯系起來的重要物理量.一般情況求出加速度是解決問題的關鍵.2運用牛頓運動定律解題的完整步驟：第一步：根據已知條件和問題，確定研究對象第二步：對研究對象進行受力分析，畫出受力示意圖第三步：根據已知條件和問題，確定研究過程（可以是某一段時間也可以是某一時刻）第四步：用牛頓第二定律(已知受力情況時)或運動學公式(運動情況已知時)求出加速度第五步：利用運動學公式(在受力情況已知時)或牛頓運動定律(在運動情況已知時

12、)進一步解出所求物理量.課后提升1A、B、C三球大小相同，A為實心木球，B為實心鐵球，C是質量與A一樣的空心鐵球，三球同時從同一高度由靜止落下，若受到的阻力相同，則( ) AA球下落的加速度最大 BB球下落的加速度最大 CC球下落的加速度最大 DB球落地時間最短，A、C球同時落地2. 如圖所示，小車沿水平面做直線運動，小車內光滑底面上有一物塊被壓縮的彈簧壓向左壁，小車向右加速運動.若小車向右加速度增大，則車左壁受物塊的壓力N1和車右壁受彈簧的壓力N2的大小變化是 （ ） AN1不變，N2變大 BN1變大，N2不變CN1、N2都變大 DN1變大，N2減小3圖中的AD、BD、CD都是光滑的斜面，現

13、使一小物體分別從A、B、D點由靜止開始下滑到D點，所用時間分別為t1、t2、t3，則( ) Atl>t2>t3 Bt3>t2>t1 Ct2>t1=t3 Dt2<tl>t34.圖中的AB、AC、AD都是光滑的軌道，A、B、C、D四點在同一豎直圓周上，其中AD是豎直的.一小球從A點由靜止開始，分別沿AB、AC、AD軌道滑下B、C、D點所用的時間分別為tl、t2、t3則 ( ) Atl=t2=t3 Btl>t2>t3 Ctl<t2<t3 Dt3>tl>t25. 放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力的作用，F的大小

14、與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系，如圖甲、乙所示.取重力加速度g10m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質量m和物塊與地面之間的動摩擦因數分別為 ( ) Am0.5kg，0.4 Bm1.5kg，Cm0.5kg，0.2 Dm1kg， 0.2 6汽車在兩站間行駛的vt圖象如圖所示，車所受阻力恒定，在BC段，汽車關閉了發(fā)動機，汽車質量為4t，根據圖給出的信息求：（1） 汽車在BC段的加速度大小.（2） 汽車在AB段的牽引力大小.（3） 汽車在OA段汽車的牽引力大小. 7在以2m/s2加速上升的升降機中，給緊靠廂壁、質量為1kg的物體一個水平力F（摩擦因數=0.2），使物體相對廂靜止，如圖所示，則F的最小值是多少？（g取10 m/s2）aFAB8某工廠用傳送帶傳送零件，設兩輪圓心的距離為9m，傳送帶與零件的動摩擦因數為=0.2，傳送帶的速度為v=2m/s，在傳送帶的最左端A處，輕放一質量為m=0.2kg的零件(可視為質點)，并且被傳送到右端的B處(1)計算說明物體在傳送帶上做什么樣的運動？(2)物體從A到B所需的時間為多少？(3)為使物體從A到B的時間最短，則傳送帶的速度有何要求？最短時間是多長？教學反思