4.5
牛顿第二定律是学生首次接触,而它将伴随着学生整个高中三年。本节课主要是运用牛顿三大定律去解决实际问题。培养学生解题能力,逻辑思维能力等。在进行物体受力分析时,应正确引导学生遵循合理的顺序,确保不遗漏也不重复;同时,强调正交分解法的应用及数学三角函数的使用。逐渐的把握好牛顿定律应用的解题思路和方法。
物理观念:掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。
科学思维:能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。
科学探究:能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。
科学态度与责任:会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。
重点:1、已知物体受力情况,求物体的运动情况。
2、已知物体运动情况,求物体的受力情况。
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。
创设情境导入课题,合作交流,总结规律,实例分析,拓展提升,讲练相结合。
多媒体课件。
一、
通过多媒体课件动图展示:列车进站。
为了尽量缩短停车时间,旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢?
复习牛顿第二定律:物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比,且方向与作用力一致。
F=ma,其中F代表物体所受的合力,m表示物体的质量,a是物体的加速度,注意方向。
牛二定律确定了力和运动情况的关系,为此我们再举几个例子。
二、
已知物体的受力情况,可利用牛顿第二定律计算其加速度,进而依据运动学原理确定物体的运动状态。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体受力情况求合力,据牛顿第二定律求加速度,再用运动学公式求所求量。为此我总结了,解题的一般步骤。
解题的一般步骤:
(1)确定研究对象,构建模型:
(2)对这个物体进行受力分析:
顺序是:
(3)正交分解:
运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合
水平或竖直方向:
建立坐标系:x、y轴:
速度公式:vt=
位移公式:
导出公式:vt2-v02
例题1:运动员将冰壶沿水平冰面投掷,使其在冰面上自由滑行,避免与其他冰壶碰撞,最终停泊于远处的指定位置。根据比赛规则,冰壶运动员的队友可通过在冰壶滑行前方来回刷擦冰面,调整冰面动摩擦因数,从而控制冰壶的运动。
(1)运动员以3.4m/s的速度投掷冰壶,若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02,冰壶能在冰面上滑行多远?g取10m/s2。
(2)若运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面,冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%,冰壶多滑行了多少距离?
分析(1)由解题步骤来求解即可。
(2)注意第一阶段的末速度是第二阶段的初速度。
解:(1)确定研究对象,构建模型:
对这个物体进行受力分析:
③水平向左的摩擦力Ff。
(3)正交分解:
(4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合
物体向右减速运动,因此在竖直方向上未发生位移,故无加速度。由此可知,重力mg与支持力FN大小相等。方向相反,彼此平衡。
即y轴方向:
在x轴方向:
(5)根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
联立得:
代入数据得:
(6)画运动草图,应用运动学公式:
导出公式:vt2-v02
代入数据得:
(2)同理,设冰壶滑行10m后的速度为
v102=v02+
a2=-μ2g=-0.02×0.9×10m/s2=-0.18
滑行10m后为匀减速直线运动,由v2-v102=2a2x2,
已知物体的运动状态,通过运动学公式计算加速度,进而利用牛顿第二定律确定作用于物体的力。
处理这类问题的基本思路是:首先,通过分析物体的运动状态,利用运动学公式计算加速度。随后,在了解物体受力情况的基础上,运用牛顿第二定律建立方程以求解所需物理量(如力)。
和前面的在第四第五步,相反。
例题2、一个滑雪的人,质量m=75Kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30o,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
解:(1)确定研究对象,构建模型:
对这个物体进行受力分析:
③沿斜面向上的阻力Ff。
(3)正交分解:
(4)运动分析:判断物体的运动方向,求合力F合
物体向右减速运动,因此在竖直方向上未发生位移,故无加速度。由此可知,重力mg与支持力FN大小相等。方向相反,彼此平衡。
即y轴方向:
在x轴方向:
(5)根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
(6)画运动草图,应用运动学公式:
位移公式:
代入数据得:
把a=4代入得:
代入数据得:
可见,无论是哪种情况,加速度始终是联系运动和力的桥梁。求解加速度是解决运动与力问题的基础方法,准确的受力分析和运动过程分析是解决问题的关键。
一、
已知物体的受力情况,可利用牛顿第二定律计算其加速度,进而