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1、2022年人教版高中物理必修1 第4章第6節(jié) 用牛頓定律解決問(wèn)題(一)(教案)
【知識(shí)與技能】
1、進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況,并能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行受力分析。
2、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路方法。
3、學(xué)會(huì)如何從牛頓運(yùn)動(dòng)定律入手求解有關(guān)物體運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)參量。
4、學(xué)會(huì)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參量的變化求解有關(guān)物體的受力情況。
【過(guò)程與方法】
1、培養(yǎng)學(xué)生利用物理語(yǔ)言表達(dá)、描述物理實(shí)際問(wèn)題的能力。
2、幫助學(xué)生提高信息收集和處理能力,分析、思考、解決問(wèn)題能力和交流、合作能力。
3、幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)例總結(jié)歸納一般問(wèn)題解題規(guī)律的能力。
4、讓學(xué)生認(rèn)識(shí)
2、數(shù)學(xué)工具在表達(dá)解決物理問(wèn)題中的作用。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
1、利用我國(guó)的高科技成果激發(fā)學(xué)生的求知欲及學(xué)習(xí)興趣。
2、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮?shí)態(tài)度及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3、初步培養(yǎng)學(xué)生合作交流的愿望,能主動(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神,敢于提出與別人不同的見解,也勇于放棄或修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。
【教學(xué)過(guò)程】
★重難點(diǎn)一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況★
1.為什么加速度可以把受力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)?
提示:1.因?yàn)樵谂nD第二定律中有加速度與力的關(guān)系,而在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中有加速度與運(yùn)動(dòng)參量的關(guān)系,所以加速度作為“橋梁”,把物體的受力與運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái).
2.通??梢杂媚男╆P(guān)系求物體的加速度?
提示:一是
3、由運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系(包括運(yùn)動(dòng)公式和運(yùn)動(dòng)圖象),通過(guò)初速度、末速度、時(shí)間、位移等物理量求加速度;二是通過(guò)對(duì)物體進(jìn)行受力分析,對(duì)這些力進(jìn)行力的合成或正交分解等處理后,根據(jù)牛頓第二定律列方程求解加速度.前者是運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法,后者是動(dòng)力學(xué)的方法.
★基本思路
分析物體的受力情況,由牛頓第二定律求出物體的加速度,再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.
★解題的一般步驟
(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,并畫出物體的受力分析圖.
(2)根據(jù)力的合成與分解的方法,求出物體所受的合外力(包括大小和方向).
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出物體的加速度.
【典型例題】質(zhì)量為、長(zhǎng)
4、為的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上;質(zhì)量也為的小滑塊(可看做質(zhì)點(diǎn)),放在長(zhǎng)木板的左端,如圖18所示;給小滑塊一水平向右的拉力;當(dāng)取不同值時(shí)求解下列問(wèn)題。(重力加速度為)
(1)使滑塊在木板上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),至少為多大;
(2)當(dāng)時(shí),經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間,力可使滑塊滑至木板的最右端;
(3)當(dāng)時(shí),至少作用多長(zhǎng)時(shí)間后再撤去,最終滑塊可以滑到木板的最右端。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】(1)對(duì)滑塊、木板整體有:
當(dāng)滑塊與木板間摩擦力達(dá)最大靜摩擦力時(shí),對(duì)木板有:
聯(lián)立解得:
(2)設(shè)滑塊、木板的加速度分別為a1、a2;
由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得:
解得:,;
設(shè)經(jīng)t時(shí)間,滑塊滑到木板的最右
5、端;
解得:
(3)設(shè)經(jīng)t1時(shí)間撤去外力F;撤去外力F后,滑塊的加速度為a3;
解得:
設(shè)撤去外力F后,再經(jīng)t2時(shí)間,滑塊滑到木板最右端時(shí)恰好和木板有相同的速度。
則:
解得: 位移關(guān)系有:
解得:
★重難點(diǎn)二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力★
1.常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有哪些?
【提示】 勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間變化的規(guī)律是v=v0+at,位移隨時(shí)間變化的規(guī)律是x=v0t+at2,速度位移關(guān)系式是v2-v=2ax.
2.由牛頓第二定律只能確定物體受到的合力嗎?
【提示】 不是.由牛頓第二定律可以先求出物體所受的合力,然后根據(jù)力的合成與分解還可以確定某個(gè)分力.
★從運(yùn)動(dòng)情況確定受
6、力的分析思路
(1)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況,利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度。
(2)根據(jù)牛頓第二定律確定物體所受的合外力。
(3)結(jié)合受力分析,從而求出未知的力或與力相關(guān)的某些物理量。對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)要善于結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)確定某個(gè)力的有無(wú)及其方向,比如彈力、摩擦力是否存在與物體的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān),因此要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)利用假設(shè)法去分析。
★解題步驟
(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,并畫出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖.
(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體的加速度.
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求物體所受的合外力.
(4)根據(jù)力的合成與分解的方法,由合力求出所需
7、的力.
【典型例題】如圖甲所示,質(zhì)量m=4kg的物體在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng)。過(guò)a點(diǎn)時(shí)給物體作用一個(gè)水平向左的恒力F并開始計(jì)時(shí),選水平向右為速度的正方向,通過(guò)速度傳感器測(cè)出物體的瞬時(shí)速度,所得v-t圖象如圖乙所示。(取重力加速度為10 m/s2)求:
(1) 8s末物體離a點(diǎn)的距離
(2)力F的大小和物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
【答案】(1)在a點(diǎn)右側(cè)8m處。(2)6N, 0.05
【解析】(1)設(shè)8s末物體離a點(diǎn)的距離為s, s應(yīng)為v-t圖與橫軸所圍的面積
則:,故物體在a點(diǎn)右側(cè)8m處。
(2)設(shè)物體向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a1,則由v-t圖得
a1=2 m/s2 ①
根據(jù)牛頓第二定律,有 ②
設(shè)物體向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a2,則由v-t圖得
a2=1m/s2 ③
根據(jù)牛頓第二定律,有 ④
解①②③④得:F=6N, μ=0.05